【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3d打印成型，尤其涉及一种基于注射的增材制造装置。
技术介绍
1、目前，3d打印主要分为熔融沉积成型、液态光敏树脂光固化、选择性激光烧结、选择性激光熔化等技术。虽然不同类型的3d打印技术所用成型材料、成型原理和系统特点不同，但其基本原理是一样的，均为“分层制造、逐层堆积”，因其层与层之间的结合力薄弱，容易导致堆积方向上的强度不足。现有3d打印内部结构为相互平行的层面叠加，原有的填充结构在三维方向上至少存在一维仅依靠熔融材料间薄弱的粘接力固化相连，制品存在拉伸强度及剪切强度差的短板。
2、现有技术中，名称为“一种提高3d打印强度的方法”(申请号：201810929795.2)的专利申请中公开了一种将3d打印件与金属等预制件相嵌的方法，形成具有金属内嵌件的组合结构3d打印工件以提高制品整体强度。但此方法需要内嵌金属件，导致制品重量增加，灵活性下降。
3、另外，名称为“一种增加3d打印产品强度的方法”(申请号：201510922876.6)的专利申请中公开了一种通过添加辅助溶剂提高层间结合力的方法，即在打印喷头挤出丝料的同时，依靠辅助溶剂溶解已打印的堆积丝料表面，使相邻层间熔接固化。但此法需要额外的助剂。
4、因此，在3d打印快速成型
中，对于基于注射的增材制造装置仍存在研究和改进的需求，这也是目前3d打印快速成型
中的一个研究热点和重点，更是本专利技术得以完成的出发点。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题是
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种基于注射的增材制造装置，包括机架，所述机架上固定安装有支撑板，位于所述支撑板下方的机架上设有三维移动组件，所述支撑板上固定安装有竖向设置的机筒，所述机筒的下端设有注射喷嘴，所述机筒的上端连接料斗，所述机筒内同轴设置有注射螺杆，所述注射螺杆的上端伸出所述机筒且连接驱动所述注射螺杆转动的转动动力机构，用于熔融挤出沉积制品的躯体框架结构，所述注射螺杆的上端还连接驱动所述注射螺杆升降的升降动力机构，用于向躯体框架结构内注射熔融塑料以填充躯体框架结构的内腔。
3、作为一种改进，所述注射喷嘴包括安装在所述机筒上的壳体，所述壳体的外周设有加热丝，所述壳体内设有与所述壳体固定在一起的阀体，所述壳体上设有连通所述机筒的熔体流道，所述阀体上设有朝向所述熔体流道的盲孔，所述盲孔内滑动安装有用于封堵所述熔体流道的阀芯，所述阀芯与阀体之间设有压缩弹簧，所述压缩弹簧约束安装于所述盲孔内，所述壳体上设有喷嘴体，所述喷嘴体上设有出料孔，所述出料孔连通所述熔体流道。
4、作为进一步的改进，所述喷嘴体的出料端形状为球冠状。
5、作为进一步的改进，所述三维移动组件包括竖向滑动安装于所述机架上的竖移平台，所述竖移平台上安装有十字交叉设置的直线移动模组，所述直线移动模组上由下而上依次安装有打印下底板、打印加热板和打印上底板。
6、作为进一步的改进，所述打印上底板的上表面安装有封口平台，所述封口平台上设有至少一个与所述喷嘴体出料端形状相适配的封堵凹槽。
7、作为一种改进，所述升降动力机构包括通过导向柱固定安装于所述支撑板上的固定板，所述固定板与支撑板之间设有升降板，所述升降板滑动安装于所述导向柱上，所述固定板上转动安装有由升降电机驱动的螺套，所述升降板上固定安装有与所述螺套螺纹连接的丝杠，所述注射螺杆的上端转动安装于所述升降板上。
8、作为进一步的改进，所述转动动力机构包括固定安装于所述升降板上的转动电机，所述转动电机的动力输出轴与所述注射螺杆传动连接。
9、作为一种改进，所述注射螺杆的下端设有止逆结构，所述止逆结构包括固定安装于所述注射螺杆端部的锥形端头，所述锥形端头的大端设有若干个卡槽，所述注射螺杆的端部套装有止逆环，所述止逆环与注射螺杆的安装段之间形成流通通道，所述止逆环的外径与所述机筒的内径相适配，所述止逆环的下端设有若干个与所述卡槽相适配的凸起。
10、作为另一种改进，所述注射螺杆的压缩段和计量段均串联有分流元件。
11、作为进一步的改进，所述分流元件包括与所述注射螺杆同轴设置的柱体，所述柱体的外周沿圆周设置有若干个分流棱，所述分流棱在所述注射螺杆径向的高度沿着所述注射螺杆轴向方向上逐渐升高，且所述分流棱的宽度逐渐变窄，相邻的两条所述分流棱的延伸方向相反或者相邻的两条所述分流棱的延伸方向相同。
12、采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：
13、本专利技术仅使用注射螺杆和三维移动组件便可完成整个制品的3d增材制造，通过注射工艺与熔融挤出工艺共用塑化系统，先熔融挤出沉积制品躯体框架结构，然后向躯体框架结构腔内注射熔融塑料以填充内部空腔，能够有效增强3d打印制品的强度和性能，同时提高3d打印的生产速度，扩大了3d打印制品的工业应用范围，解决传统熔融沉积成型制品堆叠方向上强度不足的缺点，在不借助外加嵌件或助剂的前提下，能够显著提高3d打印制品强度和打印效率。
14、由于注射喷嘴的压缩弹簧封闭在盲孔内，避免了压缩弹簧与熔料的接触，可以防止熔融材料冷却后影响注射喷嘴内压缩弹簧的再一次工作时的正常使用，有效增加了注射喷嘴内压缩弹簧的使用寿命。
15、由于封口平台上设有至少一个与喷嘴体出料端形状相适配的封堵凹槽，注射之前，注射螺杆边旋转边后退时，喷嘴体前端与封口平台的封堵凹槽接触，将喷嘴体的出料孔封堵，可以有效防止流涎，且为注射螺杆提供后退所需的背压。
16、由于止逆结构可以随着注射螺杆的旋转而旋转，具有较好的熔融混炼能力，能有效防止混炼不充分，同时，爪形的止逆环与注射螺杆之间没有相对翻滚，因而避免了注射螺杆与止逆环之间的熔料剪切过热及其污染。
17、由于注射螺杆上设置了分流元件，强化了径向对流，分流元件可以提高与机筒的对流换热，因为分流棱在注射螺杆径向的高度沿着注射螺杆轴向方向上逐渐升高，形成爬坡，导致熔体径向流动，沿着分流棱可以形成收敛流道，产生拉伸流动，强化了熔料混合，并且多个爬坡结构周向均布，使得熔体分流和汇流、不断扰流，强化了混合与传热，使得注射螺杆有更好的塑化混炼能力。
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1.一种基于注射的增材制造装置，包括机架，所述机架上固定安装有支撑板，位于所述支撑板下方的机架上设有三维移动组件，其特征在于，所述支撑板上固定安装有竖向设置的机筒，所述机筒的下端设有注射喷嘴，所述机筒的上端连接料斗，所述机筒内同轴设置有注射螺杆，所述注射螺杆的上端伸出所述机筒且连接驱动所述注射螺杆转动的转动动力机构，用于熔融挤出沉积制品的躯体框架结构，所述注射螺杆的上端还连接驱动所述注射螺杆升降的升降动力机构，用于向躯体框架结构内注射熔融塑料以填充躯体框架结构的内腔。
2.根据权利要求1所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述注射喷嘴包括安装在所述机筒上的壳体，所述壳体的外周设有加热丝，所述壳体内设有与所述壳体固定在一起的阀体，所述壳体上设有连通所述机筒的熔体流道，所述阀体上设有朝向所述熔体流道的盲孔，所述盲孔内滑动安装有用于封堵所述熔体流道的阀芯，所述阀芯与阀体之间设有压缩弹簧，所述压缩弹簧约束安装于所述盲孔内，所述壳体上设有喷嘴体，所述喷嘴体上设有出料孔，所述出料孔连通所述熔体流道。
3.根据权利要求2所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所
4.根据权利要求3所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述三维移动组件包括竖向滑动安装于所述机架上的竖移平台，所述竖移平台上安装有十字交叉设置的直线移动模组，所述直线移动模组上由下而上依次安装有打印下底板、打印加热板和打印上底板。
5.根据权利要求4所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述打印上底板的上表面安装有封口平台，所述封口平台上设有至少一个与所述喷嘴体出料端形状相适配的封堵凹槽。
6.根据权利要求1所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述升降动力机构包括通过导向柱固定安装于所述支撑板上的固定板，所述固定板与支撑板之间设有升降板，所述升降板滑动安装于所述导向柱上，所述固定板上转动安装有由升降电机驱动的螺套，所述升降板上固定安装有与所述螺套螺纹连接的丝杠，所述注射螺杆的上端转动安装于所述升降板上。
7.根据权利要求6所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述转动动力机构包括固定安装于所述升降板上的转动电机，所述转动电机的动力输出轴与所述注射螺杆传动连接。
8.根据权利要求2所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述注射螺杆的下端设有止逆结构，所述止逆结构包括固定安装于所述注射螺杆端部的锥形端头，所述锥形端头的大端设有若干个卡槽，所述注射螺杆的端部套装有止逆环，所述止逆环与注射螺杆的安装段之间形成流通通道，所述止逆环的外径与所述机筒的内径相适配，所述止逆环的下端设有若干个与所述卡槽相适配的凸起。
9.根据权利要求1至8任一项权利要求所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述注射螺杆的压缩段和计量段均串联有分流元件。
10.根据权利要求9所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述分流元件包括与所述注射螺杆同轴设置的柱体，所述柱体的外周沿圆周设置有若干个分流棱，所述分流棱在所述注射螺杆径向的高度沿着所述注射螺杆轴向方向上逐渐升高，且所述分流棱的宽度逐渐变窄，相邻的两条所述分流棱的延伸方向相反或者相邻的两条所述分流棱的延伸方向相同。
...【技术特征摘要】
1.一种基于注射的增材制造装置，包括机架，所述机架上固定安装有支撑板，位于所述支撑板下方的机架上设有三维移动组件，其特征在于，所述支撑板上固定安装有竖向设置的机筒，所述机筒的下端设有注射喷嘴，所述机筒的上端连接料斗，所述机筒内同轴设置有注射螺杆，所述注射螺杆的上端伸出所述机筒且连接驱动所述注射螺杆转动的转动动力机构，用于熔融挤出沉积制品的躯体框架结构，所述注射螺杆的上端还连接驱动所述注射螺杆升降的升降动力机构，用于向躯体框架结构内注射熔融塑料以填充躯体框架结构的内腔。
2.根据权利要求1所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述注射喷嘴包括安装在所述机筒上的壳体，所述壳体的外周设有加热丝，所述壳体内设有与所述壳体固定在一起的阀体，所述壳体上设有连通所述机筒的熔体流道，所述阀体上设有朝向所述熔体流道的盲孔，所述盲孔内滑动安装有用于封堵所述熔体流道的阀芯，所述阀芯与阀体之间设有压缩弹簧，所述压缩弹簧约束安装于所述盲孔内，所述壳体上设有喷嘴体，所述喷嘴体上设有出料孔，所述出料孔连通所述熔体流道。
3.根据权利要求2所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述喷嘴体的出料端形状为球冠状。
4.根据权利要求3所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述三维移动组件包括竖向滑动安装于所述机架上的竖移平台，所述竖移平台上安装有十字交叉设置的直线移动模组，所述直线移动模组上由下而上依次安装有打印下底板、打印加热板和打印上底板。
5.根据权利要求4所述的基于注射的增材制造装置，其特征在于，所述打印上底板的上表面安装有封口平台，所述封口平台上...
【专利技术属性】
技术研发人员：鉴冉冉，王泽欣，陈文静，王世檩，朱家威，蒋新沛，王世龙，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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