一种用于3D打印设备的远程挤出装置的制作方法

一种用于3d打印设备的远程挤出装置
技术领域
1.本发明涉及3d打印机技术领域，特别涉及一种用于3d打印设备的远程挤出装置。


背景技术：

2.3d打印是一种先进的增材制造技术，在越来越多的领域得到应用。基于挤出的3d打印技术最先是被开发用于增材制造几何复杂的陶瓷坯体，近年来被迅速用于广泛的领域，尤其是挤出式3d打印，得到非常广泛的应用。因为其可以打印粘度范围非常广的材料，兼容性好，成本低廉，操作简单，受到越来越多用户的青睐。挤出式3d打印一般利用机械力或气压作为驱动力，主要可以通过以下几种方式实现：气动挤出式、活塞挤出式和螺杆挤出式。其中，活塞挤出式结合了气动挤出式使用简单、清洁方便，以及螺杆挤出式易于控制、稳定性高的优点，因此有利于不同材料的更换使用，和高精度3d打印的实现。
3.活塞挤出式3d打印依靠机械力带动活塞从而推动材料的挤出，而机械力一般是由驱动电机提供。因此，此类3d打印机通常是电机、料筒、挤出头等部件一起固定到打印头上，导致打印头运动模块的重量大幅增加，不仅不利于打印头的快速移动，还容易导致打印机整体的震动，严重影响打印的效果。为了解决这个问题，部分研究人员和厂商将包括电机和料筒在内的挤出装置固定于打印机框架上，料筒通过导管与打印头连接，从而实现材料的输送。这样的设计减轻了打印头运动模块的重量，但是缺点也显而易见，材料必须先填充满导管，才能到达打印头挤出，打印完成后导管内的材料也难以利用，从而导致了导管内对应的部分材料的浪费。
4.由此可见，如何开发一种方便使用、节约材料且不增加打印头运动模块重量的挤出装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的不足，本发明的目的是提供一种3d打印机用远程挤出装置，在活塞挤出的基础上，保证了打印头运动模块的轻量化，提高其运动灵敏度，同时具备稳定性高，兼容性好，成本低廉，操作简单，节省材料等优点，可以有效解决背景技术中所阐述的问题。
6.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于3d打印设备的远程挤出装置，包括驱动电机、传力管、带柱塞的料筒、连接头。所述的驱动电机被固定在3d打印机框架上，可以是结合直线滑轨的普通驱动电机，也可以是贯穿式螺杆电机。所述的传力管是可以自由弯曲的嵌套结构，管内装有跟其内径匹配的刚性球体。传力管是不可压缩或拉伸的，而刚性球体因为其球状，在传力管被弯曲的时候，全部刚性球体中心连线的长度能够保持不变，从而保证刚性球体的轴向移动距离在打印头运动的过程中准确传递。所述的带柱塞的料筒通过所述的连接头与传力管末端相连。传力管与料筒相连的地方设置有直杆连接结构，所述的直杆用于连接所述的刚性球体与所述的柱塞。在打印的过程中，需要挤出材料的时候，驱动电机旋转螺杆，从而推动传力管内
的刚性球体的运动，传力管前端刚性球体的运动传递到传力管末端刚性球体，从而进一步通过所述的直杆传递到料筒的柱塞上，因此可以相应挤出所需要的材料。
7.所述的传力管大小和长度可以调整，根据实际需要更换不同直径和长度的所述导管，并使用匹配直径和数量的所述刚性球体即可。
8.所述的料筒的大小可以更换，同时更换匹配的所述的连接头和所述的柱塞即可。
9.优选地，为了提高挤出的精度，所述的驱动电机的螺杆优先选用螺距较小的，或者所述的驱动电机配备减速器，不仅可以提高挤出的精度，还可以增大力矩，有利于挤出粘度更高的材料。
10.优选地，所述的传力管末端与所述的料筒的连接头处设置有位置传感器，用于感应直杆的位置，从而可以实现检测挤出位置的准确性，以及料筒耗尽自动停止等功能。
11.优选地，所述的料筒外设置有温度控制装置，实现料筒内材料的降温或升温，满足不同材料打印的条件需要。
12.优选地，传力管内的刚性球体可以是可弯曲但不可压缩或拉伸的线材，电机旋转转变成线材的轴向运动，从而带动末端的柱塞的运动，可以同时实现材料挤出和回抽的功能。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采取了将料筒与驱动电机分离的策略，通过远程传递位移来控制料筒柱塞的移动，进而实现材料的挤出。驱动电机被固定于3d打印机框架上，从而减轻了打印机运动模块的质量，使打印头移动更加灵敏，有利于3d打印机的高速打印和稳定工作。另外，料筒被固定于打印头运动模块上，料筒末端直接连接喷嘴，实现材料的挤出，省去了导管输送材料导致的材料浪费和阻力增加。
附图说明
14.图1 一种用于3d打印设备的远程挤出装置示意图。
15.图2 一种用于3d打印设备的远程挤出装置的驱动电机端示意图。
16.图3 一种用于3d打印设备的远程挤出装置的料筒端示意图。
17.图4 一种用于3d打印设备的远程挤出装置传力管驱动电机端剖面示意图。
18.图5 一种用于3d打印设备的远程挤出装置传力管料筒端剖面示意图。
19.图6 一种用于3d打印设备的远程挤出装置传力管内为可弯曲的线材的示意图。
20.标号说明：1：驱动电机2：传力管3：料筒4：连接头5：螺杆6：刚性球体7：柱塞8：直杆9：传力管内替代刚性球体的线材
具体实施方式
21.为了便于更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明的实际应用并不限于所列实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1如图1所示，本发明公开了一种用于3d打印设备的远程挤出装置，包括驱动电机1、传力管2、料筒3、连接头4和螺杆5。所述的驱动电机1为贯穿式42步进电机，所述的螺杆5贯穿于驱动电机1的内部，从而驱动电机1可以控制螺杆5的轴向移动。驱动电机1与所述的传力管2的一端连接，传力管2的另一端与所述的连接头4相连，而料筒3通过连接头4固定，从而驱动电机1、传力管2、料筒3、连接头4和螺杆5连接成一个整体。
23.图4展示了驱动电机1和传力管2内部结构，传力管2内部填充有跟传力管2内径相匹配的钢球6，钢球6直接与螺杆5接触。传力管2内钢球紧密连接。图5显示了传力管2、连接头4和料筒3内部的结构。料筒3内部设置有柱塞7，柱塞7下端与料筒内的材料相接触，上端与贯穿于连接头4内部的直杆8的下端相连，直杆8的上端与传力管2内部的钢球6相接触。因此，从螺杆5到钢球，到柱塞，再到材料之间是没有间隙的，各个部件紧密接触。当驱动电机1接收到3d打印机主板的信号需要挤出材料，会驱动螺杆5在轴向上移动，螺杆5轴向移动推动传力管2内与螺杆5下端相接触的钢球在管内平稳的移动。因为传力管2内的钢球是紧密接触的，而且钢球的直径跟传力管2的内径相匹配，传力管2内最上端的钢球的运动，直接通过管内的钢球传递到最下端的钢球处，最下端的钢球又与直杆8直接相接，所以运动进一步被传递到柱塞7处，在柱塞7的带动下，料筒3内的材料按需挤出，满足3d打印的需求。
24.所述的料筒3出料端，可以连接各种不同型号的喷头，从而控制材料的挤出，得到所需尺寸的挤出丝条进行3d打印。
25.实施例2参见图6，在实施例1的基础上，传力管2内的钢球可以改成直径跟传力管2内径相匹配的可弯曲的线材9。不仅可以做到驱动电机1驱动螺杆5，运动通过传力管2内的线材9进行传递，实现材料挤出，还可以满足驱动电机1对螺杆5进行回拉，回拉的动作同样可以通过传力管2内的线材9传递到柱塞7上，材料在柱塞7的回拉动作下被抽回，实现了挤出型3d打印回抽的功能。
26.以上所述，仅为本发明的基本原理和具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域人员在本发明揭露的技术范围内，做出各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。