文章分析了熔融沉積式3D打印機的組成系統(tǒng),重點分析了熔融沉積式3D打印機的柱塞式噴頭結(jié)構(gòu)及工作原理,研究了熔融沉積式3D打印機中噴頭結(jié)構(gòu)存在的堵塞、拉絲、漏料、噴嘴磨損等問題,最后有針對性地給出了解決措施和優(yōu)化策略。 

【文章來源】：造紙裝備及材料. 2020,49(04)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

遠程擠出的噴頭結(jié)構(gòu)

螺旋式擠出結(jié)構(gòu)如圖2所示。其標志性構(gòu)件就是擠出螺桿，此外還包含擠出電機、聯(lián)軸器、進料斗、散熱管、噴嘴等構(gòu)件。該結(jié)構(gòu)通過擠出電機帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，不斷將耗材螺旋推送至加熱腔內(nèi)，從而將已經(jīng)熔化的耗材從噴嘴擠出。螺旋式擠出結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是擠出速度快、擠出過程穩(wěn)定、不易堵塞；缺點是噴頭過重、體積過大、成本較高。由于其進料斗只適用于粉狀、顆粒狀、流體耗材，不適用于線狀耗材，因此螺旋式擠出結(jié)構(gòu)的應用較少。比較以上兩種類型的噴嘴擠出結(jié)構(gòu)，柱塞式擠出結(jié)構(gòu)因體積小、重量輕，常用于桌面級的3D打印機，而螺旋式擠出結(jié)構(gòu)因體積大、重量重，應用較少，常用于較大型的陶瓷3D打印機。因此，文章主要對柱塞式噴頭擠出結(jié)構(gòu)進行分析。

在全新的熔融沉積式3D打印機的第一次打印過程中，耗材在打印機內(nèi)部的熔融擠出過程分為三個階段。第一階段是加熱階段，此時加熱塊內(nèi)的發(fā)熱管開始發(fā)熱，測溫電偶實時反饋溫度的變化，耗材在加熱腔內(nèi)也逐漸被加熱，由固態(tài)逐漸變成液態(tài)。而此時的擠出電機處于鎖定狀態(tài)，被禁止轉(zhuǎn)動。第二階段是擠出準備階段，這時熱塊溫度達到預設溫度，擠出電機解除了鎖定狀態(tài)，而且由于加熱塊持續(xù)加熱了一段時間，加熱腔內(nèi)的耗材已經(jīng)完全液化，液體耗材在熱膨脹力和重力雙重作用下，從噴嘴出料口溢出。此時，加熱區(qū)的液體耗材受到的壓力較小，幾乎可以忽略不計。第三階段是持續(xù)擠出階段，此時打印作業(yè)已經(jīng)開始。此階段耗材被連續(xù)不斷地擠進加熱腔內(nèi)，未熔化的耗材將已經(jīng)熔化的耗材從噴嘴出料口擠出。噴嘴出料口與打印平臺之間的距離大約一個打印層厚，常用層厚為0.2mm。因此，液態(tài)耗材從出料口擠出時會受到打印平臺的阻擋，且在后續(xù)的逐層打印中，液態(tài)耗材的擠出都會受到已打印成型實體的阻擋。在連續(xù)打印過程中，加熱腔內(nèi)的液態(tài)耗材始終承受擠出電機通過耗材傳遞來的壓力和打印平臺的阻力，于是，被擠壓的液態(tài)耗材會沿著所有可以通過的縫隙溢出，而加熱腔的孔徑和喉管的孔徑都比耗材直徑略大，液體耗材首先會從喉管和耗材之間的間隙溢出，如圖3所示。喉管與耗材之間存在間隙，使柱塞式擠出結(jié)構(gòu)無法達到傳統(tǒng)機械柱塞結(jié)構(gòu)的氣密性要求，這樣就會出現(xiàn)兩個方面的問題。一方面，擠出電機輸出的部分擠出力會隨耗材的溢出而損失。當出現(xiàn)擠出力損失的情況，就需要擠出電機增加擠出力的輸出，以彌補損失，同時，溢料意味著實際擠出的耗材達不到理論要求。另一方面，在回抽耗材時不能通過大氣壓力吸住液態(tài)耗材，無法避免液態(tài)耗材從噴嘴出料口漏出。由此可以看出，氣密性問題是柱塞式擠出結(jié)構(gòu)存在的最大問題。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3479669