成型丝的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种三维打印用耗材，特别涉及一种用于在三维打印过程中构建三维物体软弹性部分的成型丝。
【背景技术】
[0002]三维打印机，是一种基于三维物体的数字模型，利用粉末状金属或塑料等材料，通过逐层打印的方式构造三维物体的设备。
[0003]公告号为CN1216726C的专利文献的【背景技术】中描述了一种以细丝的形式向打印头供给成型材料的三维打印机，参见图1，三维打印机01具有打印头011、供料装置012、导管013及载物台014 ;供料装置012具有一个缠绕有成型丝0123的供料盘0121 ;打印头011具有由电机0115驱动的一对供料滚轮0113与0114，液化器0111及设于液化器0111下端的打印喷嘴0112。供料盘0121被安装于三维打印机01的供料盘安装架的转轴0122上，从而将成型丝0123提供给打印头011。在使用过程中，将成型丝0123从供料盘0121上拉出，使被拉直的成型丝通过由摩擦阻力较小的材料制成的导管013，直至将成型丝供给到供料滚轮0113及0114，在供料滚轮0113及0114的驱动下，成型丝进入液化器0111，成型丝在液化器0111内经加热成熔融状态的成型材料，在后续成型丝推力的作用下，从打印喷嘴0112挤出并沉积于载物台014的载物面上。三维打印机01的控制单元通过控制打印头011在水平的X-Y平面内移动，同时控制载物台014沿垂向的Z轴移动，从而逐层地打印出三维物体。
[0004]在上述打印过程中，由电动机0115驱动的供料滚轮0113及0114推动成型丝进入液化器0111以产生一个所谓“液化器泵效应”，即成型丝本身相当于一个活塞，进入液化器0111内的成型丝挤压熔融状态的成型材料，使之按一定的体积速率从打印喷嘴挤出。现有标准成型丝的直径为3毫米或1.75毫米，通常三维打印机的打印喷嘴挤出的成型材料的直径介于0.1毫米-0.2毫米，根据从打印喷嘴挤出熔融状态成型材料的体积等于由供料滚轮推进液化器内成型丝的体积，送料滚轮每向液化器推进I单位长度3毫米或1.75毫米的成型丝，将从打印喷嘴挤出225单位长度或76.6单位长度直径为0.2毫米熔融状态的成型材料，900单位长度或306.25单位长度直径为0.1毫米熔融的成型材料。
[0005]对于由ABS、PLA、PA、PC或PP等热塑性硬质材料，或由它们与改性材料及添加剂制备成的热塑性硬质材料制成的硬质成型丝，可以通过控制推进液化器内的成型丝的速率来控制从打印喷嘴挤出成型丝的速率；但是，工业及生活中需要打印出的三维物件通常具有软弹性部分，现有三维打印机是采用TPE、TPU或TPV等热塑性软质材料，或采用它们与改性材料及添加剂制备成的热塑性软质材料制成的软质成型丝进行打印软弹性部分；但是，由于软质成型丝太软，其抗弯强度不够高，位于送料滚轮与液化器0111间的一段成型丝01231在送料滚轮的推力作用下而弯曲，难以在液化器内产生“液化器泵效应”，通常需要提高液化器的加热温度，并靠熔融状态成型材料的自身重力而流出打印喷嘴，不仅无法控制成型材料的流出速率，而且相对更高温的熔融状态成型材料不利于打印后的冷却固化，降低三维物体中软弹性部分的打印精度。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种便于在液化器中形成“液化器泵效应”的成型丝，旨在提高三维物体中软弹性部分的打印精度。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于在三维打印过程中构建三维物体的软弹性部分的成型丝，其包括芯线及包裹于芯线外的包裹层，即该成型丝为一包芯线结构；芯线与包裹层对应地由热塑性硬质材料与热塑性软质材料构成，或对应地由热塑性软质材料与热塑性硬质材料构成；在该成型丝中，由热塑性软质材料构成的部分的横截面与由热塑性硬质材料构成的部分的横截面的面积之比大于等于I。
[0008]由以上方案可见，由于成型丝为包芯线结构，其中热塑性硬质材料构成的部分结构形成整个成型丝的支撑结构，提高位于送料滚轮与液化器间一段成型丝的抗弯强度，通过送料滚轮的作用，能够更好地在液化器内形成“液化器泵效应”;此外，由于成型丝中至少一半以上的成分为热塑性软质材料，其与热塑性硬质材料在液化器内受热熔融后混合形成的熔融状态成型材料具有软弹性性能，可以用来打印三维物体中的软弹性部分，与现有成型丝相比，用其打印出三维物体中软弹性部分的精度更高。
[0009]具体的方案为芯线的横截面包括一基圆及多个凸起，该凸起自基圆的圆周向外延伸。由于芯线的横截面为非圆形，使得在同等横截面面积的条件下，可以为成型丝提供更大的抗弯强度，更容易制备出低硬度的成型丝。
[0010]更具体的方案为在包芯线结构中，由热塑性软质材料构成的部分的横截面与由热塑性硬质材料构成的部分的横截面的面积之比为I至24。
[0011]一个优选的方案为芯线由热塑性硬质材料构成，包裹层由热塑性软质材料构成；在包芯线结构中，由热塑性软质材料构成的部分的横截面与由热塑性硬质材料构成的部分的横截面的面积之比为I至8。由于比例适中，更适于制备直径规格为3毫米或1.75毫米的成型丝。
[0012]另一个优选的方案为芯线由热塑性软质材料构成，包裹层由热塑性硬质材料构成；在包芯线结构中，由热塑性软质材料构成的部分的横截面与由热塑性硬质材料构成的部分的横截面的面积之比为I至6.08。由于比例适中，更适于制备直径规格为3毫米或1.75毫米的成型丝。
【附图说明】
[0013]图1是一种现有三维打印机的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型成型丝第一实施例的横截面示意图；
[0015]图3是本实用新型成型丝第一实施例的制备流程图；
[0016]图4是本实用新型成型丝第二实施例的横截面示意图；
[0017]图5是本实用新型成型丝第三实施例的横截面示意图；
[0018]图6是本实用新型成型丝第四实施例的横截面示意图；
[0019]图7是一种现有细丝成形设备的结构示意图；
[0020]图8是一种现有细丝包裹成形设备的结构示意图。
[0021]以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0022]以下各具体实施例中以制备3毫米或1.75毫米的成型丝为例，对本实用新型的【具体实施方式】进行说明。其中，热塑性硬质材料可选自ABS、PLA、PA、PP、PC等中一种或几种的组合，也可选自ABS、PLA、PA、PP、PC等中一种或几种的组合与改性材料和/或添加剂等一起制备成的热塑性硬质材料；热塑性软质材料可选自TPE、TPU、TPV等中一种或几种的组合，也可选自TPE、TPU、TPV等中一种或几种的组合与改性材料和/或添加剂等一起制备成的热塑性软质材料。
【具体实施方式】
[0023]成型丝第一实施例
[0024]参见图2，成型丝I为一包芯线结构，由芯线11及包裹于芯线11外的包裹层12构成，芯线11的直径为2.68毫米，包裹层12的外径为3.00毫米，即芯线11的横截面与包裹层12的横截面的面积之比为3.95。
[0025]参见图3，成型丝I的制备方法由拉丝步骤SI及包裹步骤S2构成。
[0026]拉丝步骤SI，将用于制备芯线的TPE通过细丝成形技术拉成直径为2.68毫米的芯线。
[0027]包裹步骤S2，待芯线冷却至室温后，将用于制备包裹层的PLA通过包裹技术在芯线外形成一层层厚为0.16毫米的包裹层。
[0028]在本例成型丝中，由热塑性软质材料构成部分的横