进给热塑性细丝的装置和方法与流程

本发明涉及用于将细丝进给到基于挤出的系统中的装置和方法。更具体地，本发明涉及具有细丝进给机构的基于挤出的生产系统，以及用于进给细丝的方法，该细丝是热塑性材料或包括热塑性材料，例如一种用于增材制造的设备，例如3d打印机。

背景技术：

在现有技术中已知基于挤出的系统，在该系统中，热塑性材料的细丝被供应、熔化并沉积在要形成的物体上，例如沉积在3d打印机的范围。

图1示出了已知的基于挤出的系统的示意性框图。它包括细丝线轴101，细丝102缠绕在该细丝线轴上。细丝经由弯曲路径被引导至挤出机103。图1的挤出机103具有基于两个夹送辊107、108的进给机构。通过使这些辊107、108以可调节的速度旋转，可以控制材料的进给速度。加热单元104使细丝熔化，并且熔融的材料通过喷嘴105沉积。通过借助于移位机构(未示出)在三个方向x，y，z上移动喷嘴并且通过以适当速度进给细丝，可以在基板106上逐层形成3d物体。该系统由外部计算机(未示出)控制，该外部计算机包含例如待形成的物体的3d模型。

图2(a)和图2(b)示出了在某些情况下发生的问题，例如在夹送辊想要推进细丝102时，但是却由于力不足反而从细丝上刮下材料。可以理解的是，这极大地破坏了生产过程。

us7896209b2描述了另一种已知系统，如本文件的图3至图5所示。图3示出了基于挤出的数字生产系统300的正视图，该系统包括构建室312、基板314、机架316、挤出头318和细丝进给源320，其中挤出头318包括驱动机构322。驱动机构322是使用具有内螺纹表面332(参见图5)的可旋转部件330的细丝驱动机构，用于在系统300的构建操作期间从细丝进给源320进给细丝324的连续部分。

图4示出了电动马达334如何驱动可旋转部件330。

图5示出了可旋转部件330的内螺纹如何接合细丝324，从而使细丝前进。

一直存在改进或替代的余地。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于挤出的生产系统。

本发明的另一个目的是提供在基于挤出的生产系统中进给热塑性细丝的方法。

本发明的实施例的特定目的是提供一种组件、细丝进给系统以及用于在基于挤出的生产系统中以精确的吞吐速度(例如具有材料的供应量与材料的请求/设定量之间的非常线性的曲线，或者例如具有材料的输送量与材料的请求/设定量之间的非常稳定的比率)供应热塑性细丝的方法。

本发明的特定实施例的目的是提供一种细丝进给机构和对应的方法，其中在进给机构内加热和/或熔化和/或刮擦细丝的风险被减小。

到此，本发明提供了根据本发明的实施例的组件、细丝进给系统、基于挤出的生产系统和方法。

根据第一方面，本发明提供了一种基于挤出的生产系统，其包括：具有待挤出的热塑性细丝的细丝卷，和用于进给热塑性细丝的至少一个组件，其中该至少一个组件包括以下部件：用于接收热塑性细丝的入口；用于输送细丝的出口，该入口和出口限定细丝将在其内移动的通道；至少两个可旋转部件，所述至少两个可旋转部件包括可旋转的第一部件和可旋转的第二部件；其中，所述通道至少部分地位于第一部件和第二部件之间；其中可旋转的第一部件可绕第一轴线旋转并具有第一外脊，所述第一轴线位于距通道第一距离处，以使得第一外脊至少部分地穿入通道；其中可旋转的第二部件可绕不同于第一轴线的第二轴线旋转并具有第二外脊，所述第二轴线位于距通道第二距离处，以使得第二外脊至少部分地穿入通道；其中，第一和可旋转的第二部件被安装成使得当热塑性细丝被插入到通道中以及当所述组件相对于细丝旋转时，可旋转的第一部件绕第一轴线旋转，可旋转的第二部件绕第二轴线旋转，并且第一轴线和第二轴线绕细丝运动，使得第一和可旋转的第二部件主要在热塑性细丝的表面上滚动，并且第一和第二外脊穿入热塑性细丝约0.05mm至约0.25mm。

结果，在细丝中形成至少一个凹槽，从而使得在不折断细丝的情况下使细丝精确地轴向移动。

在一实施例中，脊被设置成穿入至等于约0.06mm，或约0.08mm，或约0.10mm，或约0.11mm，或约0.12mm，或约0.13mm，或约0.14mm或约0.15mm，或约0.18mm，或约0.20mm，或大约0.22mm，或大约0.23mm；或约0.24mm的深度。

细丝优选具有圆形的横截面。

通道优选是圆柱形通道。

优选地，第一距离等于第二距离。

有利的是，由于在细丝中的脊的接合，该组件非常适于沿轴向方向驱动热塑性细丝。

一个主要的优点是，可旋转部件主要在细丝上滚动，但也部分地压入细丝，这是因为这种运动基本上呈现“滚动摩擦”，并且只有轻微或减少的“滑动摩擦”(或“滑动”)。结果，细丝的前进更加平滑且准确地进行，并且施加在细丝上的扭转大大减小。

细丝具有已知的(预定的)直径。该直径可以被标准化。

优选地，外脊具有锥形端(在径向方向上，远离旋转轴线)或尖端或具有圆形横截面的端部或具有三角形横截面的端部或具有梯形横截面的端部或带有凸出端的横截面的端部。“端部”是指穿入到细丝中的部分。

换句话说，外脊主要或大部分在细丝上滚动，同时所述外脊的一端穿入细丝并形成凹槽，或在在已制成的凹槽中延伸，从而使细丝轴向移位。

可旋转部件的外径优选地是细丝直径的至少2倍，优选地至少为3倍，或者至少为4倍，或者至少为5倍，但是至多为15倍或至多为12倍，或至多为10倍。

在一实施例中，组件还包括接收在通道中的热塑性细丝。

在一实施例中，可旋转部件的轴线基本平行，即平行或以至多15°的角度彼此相交。

在一实施例中，至少两个可旋转部件中的每一个借助于至少三个不同的脊分段与热塑性细丝接触，所述至少三个不同的脊分段相对于彼此(在细丝的纵向方向上)轴向移位。

换句话说，如果脊形成螺纹，则在该实施例中，螺纹的至少三个“牙顶”或“顶部”与细丝接触。或者，如果外脊形成盘或环或碟，则至少3个盘或环或碟与细丝接触。如果组件包含两个可旋转部件，则存在可旋转部件和细丝的至少6个接合位置。如果组件包含三个可旋转部件，其中每个部件均具有与细丝接合的至少3个脊分段，则存在可旋转部件和细丝的至少9个接合位置。

在一实施例中，组件还包括至少四个轴承；第一和可旋转的第二部件各自借助于至少四个轴承中的两个轴承安装。

在一实施例中，所述至少一个组件还包括环形齿轮；至少两个可旋转部件中的每一个还包括齿轮，所述齿轮与环形齿轮接合以使至少第一部件和第二部件绕它们各自的轴线同步地旋转。

这样的驱动装置可与行星齿轮驱动装置或具有环形齿轮的行星齿轮比较，其中可旋转部件的齿轮如行星齿轮那样起作用。

在一实施例中，所述至少一个组件还包括中心齿轮，该中心齿轮具有用于细丝通过的中心孔；以及至少两个可旋转部件中的每一个均包括齿轮，所述齿轮与中心齿轮接合以使第一部件和第二部件绕它们各自的轴线同步地旋转。

由于同步旋转，确保了细丝中的轨道不会汇合，并且轨道不会翘曲。

这样的驱动器可与行星齿轮驱动器或具有中心太阳轮的行星齿轮相比较，其中，可旋转部件的齿轮如行星齿轮那样起作用。

在驱动机构具有至少三个部件的实施例中，第三部件也包括齿轮，该齿轮与中心齿轮啮合以使三个齿轮绕它们各自的轴线同步地旋转。

在一实施例中，组件还包括第三和第四部件，其定位成使得通道至少部分地位于第一部件、第二部件、第三部件和第四部件之间的空间中，并且其中第三部件和第四部件各自具有碰触或几乎碰触所述通道的表面。

优选地，第一和第二部件相对于通道彼此相对，并且第三和第四部件也相对于通道彼此相对。

在该实施例中，细丝基本上被夹紧在第一和可旋转的第二部件之间。第三和第四部件仅用于将细丝保持在通道内。优选地，可以与细丝接触的第三和第四部件的表面的至少一部分是光滑的，例如，是经抛光的和/或带有涂层的。

在实施例中，所述至少一个组件的第一轴线基本平行于通道；第二轴线基本上平行于通道；第一脊形成第一外螺纹；第二脊形成第二外螺纹；至少两个可旋转部件的运动借助于齿轮而同步化。

优选地，第二外螺纹的导程等于第一外螺纹的导程。

第一和第二外螺纹优选地是螺旋线，其具有恒定的导程。螺纹可以是单头螺纹，也可以是多头螺纹。

在这些实施例中，具有平行于通道的轴线并且具有螺纹的可旋转部件确保细丝将相对于组件在轴向方向上移动。

在该实施例中，在细丝中形成环形凹槽或凹部。由于借助于齿轮的同步，环形凹槽可以清楚地分开并且保持分开，并且可以防止所述凹槽腐蚀和/或融合，这将降低精度。

该组件的优点在于它具有几乎完美的传递特性，具有非常线性的性能(细丝的出口速度相对于细丝的请求速度)，或者具有非常稳定的传递比率，直至达到一定的最大反作用压力。

在一实施例中，所述至少一个组件还包括具有第三外螺纹的可旋转的第三部件，其中可旋转的第三部件可绕不同于第一和第二轴线的第三轴线旋转，所述第三轴线基本平行于通道并且位于与所述通道相距一定距离的位置处，使得第三外螺纹至少部分穿入通道，并且其中通道至少部分地位于第一部件、第二部件与所述第三部件之间；并且其中可旋转的第三部件被安装成使得当将细丝(例如，具有标准化的尺寸的细丝)插入到通道中并且组件相对于细丝旋转时，可旋转的第三部件主要在细丝的表面上滚动。

该实施例的优点在于，由于第三外螺纹和细丝的接合，第三部件绕第三轴线的旋转有助于细丝前进通过通道。

该实施例的优点在于，第三部件绕第三轴线的旋转有助于减小细丝和第三部件之间的摩擦，从而使细丝的前进更平滑和/或更精确地进行。

在一实施例中，所述至少一个组件的第一轴线设置成以1.0°至9.0°的角度与细丝交叉；第二轴线设置成以1.0°至9.0°的角度与细丝交叉，并且第一脊形成多个第一环；第二脊形成多个第二环。

在这些实施例中，具有相对于通道倾斜的倾斜轴线的可旋转部件确保细丝将相对于组件在轴向方向上移动。

该实施例的主要优点在于，不需要借助于齿轮来明确地使可旋转部件绕其各自的轴线的旋转运动同步。换句话说，该实施例的主要优点是可以省去这些齿轮，这使得生产更容易，重量更轻，因此更易于驱动。

在一实施例中，组件还包括可旋转的第三部件，该可旋转的第三部件可绕不同于第一和第二轴线的第三轴线旋转；第三轴线以1.0°至9.0°的角度与通道相交；第一，第二和第三脊包括多个环。

优选地，第二轴线在围绕细丝移位通过120°之后采取第一轴线的位置，并且优选地第三轴线在围绕细丝移位通过240°之后采取第一轴线的位置。因此，在任何时间点，所有轴线都不会彼此平行也不会与通道平行，而是相交。

在一实施例中，第一，第二和可旋转的第三部件成形和定位成使得由第一、第二和第三脊形成的至少一个凹槽形成单个螺旋线或两个单独的螺旋线或三个单独的螺旋线。

在一实施例中，每个可旋转部件包括至少三个或至少四个或至少五个或至少七个环。

在一实施例中，在每个可旋转部件上的多个环是等距的环。换句话说，在该实施例中，单独考虑的每个可旋转部件的环彼此之间具有恒定距离。

在一实施例中，多个环都具有相同的外径。

在一实施例中，多个环中的至少一个环具有第一外径；和多个环中的至少另一个环具有不同于第一外径的第二外径。

以这种方式，例如，可以获得环在细丝中的逐渐增加或恒定的穿入深度。

在一实施例中，基于挤出的生产系统还包括：至少一个旋转限制单元，其定位于所述至少一个组件的入口或出口处，以便限制细丝的扭转。

在一实施例中，细丝进给系统还包括：至少一个压力辊组件，其布置在组件的入口或出口处，以便限制细丝的扭转。

在一实施例中，旋转限制单元包括至少两个夹送辊或至少两个压力辊。

在一实施例中，以这样的方式布置细丝卷，使得来自细丝卷的细丝遵循弯曲曲线被引入到组件的入口中。

在一实施例中，基于挤出的生产系统还包括：至少一个驱动机构，其设置成使至少一个组件相对于细丝旋转。

在一实施例中，驱动机构可操作地连接到所述至少一个组件的同步带轮。

优选地，驱动机构是同步驱动机构。

在一实施例中，基于挤出的生产系统包括：第一组件，其设置为沿第一方向移位细丝；第二组件，其类似于第一组件且还被设置为使细丝也沿第一方向移位；和驱动机构，其用于使第一组件的可旋转部件相对于细丝沿第一方向旋转，并且用于使第二组件的可旋转部件相对于细丝沿与第一方向相反的第二方向旋转，以便减小或基本消除第一组件施加的扭转力。

该实施例的优点在于，尽管已经很小，但是由第一组件施加在细丝上的第一扭转和由第二组件引起的第二扭转(尽管已经很小)彼此抵消，使得产生的扭转进一步减少。

两个组件的级联的优点是，施加在细丝上的轴向力增大，例如基本上为两倍。这进一步降低了细丝相对于脊或齿移动的风险。

在一实施例中，驱动机构包括电动马达和同步驱动装置，例如带齿的传动带或链条或齿轮。

在一实施例中，至少一个驱动机构还包括电动马达，以使所述至少一个组件相对于细丝旋转。

在一实施例中，至少一个驱动机构还包括传动带，以将所述至少一个组件联接到电动马达。

在一个实施例中，电动马达是具有空心轴的马达，并且空心轴构造成接收细丝，并且马达构造成使所述至少一个组件相对于细丝旋转。

在一实施例中，基于挤出的生产系统还包括控制单元，该控制单元可通信地连接到外部计算机，并且被设置用于接收用于控制至少一个驱动机构的信息。

控制单元可以例如被构造为接收位置信息以及将要在接收位置处沉积的材料的量。

在一实施例中，基于挤出的生产系统还包括加热元件，所述加热元件被设置为熔化进给通过的热塑性细丝。

在一实施例中，基于挤出的生产系统是3d打印机。

根据第二方面，本发明还提供一种在基于挤出的生产系统中进给通过热塑性细丝的方法，该生产系统包括具有待挤出的热塑性细丝(2)的细丝卷，和至少一个组件，所述至少一个组件包括以下部件：入口，其用于接收待挤出的热塑性细丝；出口，其用于输送细丝，该入口和出口限定细丝将在其内移动的通道；至少两个可旋转部件，其包括可旋转的第一部件和可旋转的第二部件；其中，所述通道至少部分地位于第一部件和第二部件之间；其中可旋转的第一部件可绕第一轴线旋转并具有第一外脊，所述第一轴线位于距所述通道第一距离处，使得第一外脊至少部分地穿入通道；其中可旋转的第二部件可绕不同于第一轴线的第二轴线旋转并具有第二外脊，所述第二轴线位于距所述通道第二距离处，使得第二外脊至少部分地穿入所述通道；所述方法包括以下步骤：a)将热塑性细丝引入所述通道中；b)使可旋转的第一部件绕第一轴线旋转，使可旋转的第二部件绕第二轴线旋转，并且使第一和第二轴线绕细丝运动，以使得第一和可旋转的第二部件主要在细丝的表面上滚动并且所述第一外脊和所述第二外脊穿入所述热塑性细丝约0.05mm至约0.25mm。

根据第三方面，本发明还提供一种用于进给热塑性细丝的组件，该组件包括：入口，其用于接收待挤出的热塑性细丝；出口，其用于输送细丝，该入口和出口限定细丝将在其内移动的通道；至少两个可旋转部件，其包括可旋转的第一部件和可旋转的第二部件；其中，所述通道至少部分地位于第一部件和第二部件之间；其中可旋转的第一部件可绕第一轴线旋转并具有第一外脊，所述第一轴线位于距所述通道第一距离处，使得第一外脊至少部分地穿入通道；其中可旋转的第二部件可绕不同于第一轴线的第二轴线旋转并具有第二外脊，所述第二轴线位于距所述通道第二距离处，使得第二外脊至少部分地穿入通道；其中第一和可旋转的第二部件被安装成使得当热塑性细丝被插入所述通道中以及当组件相对于细丝旋转时，可旋转的第一部件绕第一轴线旋转，而可旋转的第二部件绕第二轴线旋转，并且第一轴线和第二轴线绕细丝运动，使得可旋转的第一部件和可旋转的第二部件主要在热塑性细丝的表面上滚动；并且其中第一轴线基本平行于所述通道；并且其中第二轴线基本平行于所述通道；并且其中第一脊形成第一外螺纹；并且其中第二脊形成第二外螺纹；并且其中至少两个可旋转部件的运动借助于齿轮同步。

在一个实施例中，第一和可旋转的第二部件被安装成使得第一和第二外脊穿入热塑性细丝约0.05mm至约0.25mm。

在一个实施例中，组件还包括具有第三外螺纹的可旋转的第三部件。

附图说明

具体参考附图，要强调的是，所示的细节仅用作示例，并且仅用于本发明的各种实施例的说明性讨论。提出它们是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最直接的描述。在这方面，没有试图示出比对本发明的基本理解所必需的更多的本发明的结构细节。结合附图的描述使本领域技术人员清楚如何在实践中实现本发明的各种形式。

图1示出了已知的基于挤出的系统的示意性框图。它包括基于两个夹送辊或抓持辊的进给机构。

图2示出了在特定情况下图1的系统可能发生的问题。

图3至图5示出了另一种已知的基于挤出的系统。

图3示出了本领域中已知的基于挤出的数字生产系统的正视图，其具有使用具有内螺纹表面的可旋转部件的驱动机构。

图4是图3的驱动机构的放大图，其中马达利用内螺纹驱动部件。

图5示出了内螺纹如何接合细丝，如何在细丝中形成槽，从而使细丝前进的放大图。

图6至图12和图14至图19示出了可以在根据本发明的实施例中使用的组件的第一说明性实施例。

图6示出了三个可旋转部件的布置，其具有与细丝接合的外螺纹形式的边缘(或突出部分)。可旋转部件的轴线与通道平行。

图7是横截面图并且示出了图6的部件的螺纹如何接合细丝。

图8是图7的一部分的放大图。

图9示出了图6的三个可旋转部件以及包括这三个可旋转部件、轴承和齿轮的组件的分解视图。

图10以组装好的形式(在左侧)示出基于图9的部件的组件。与马达，带和抓紧辊一起形成细丝进给系统。

图11示出了在平面α和平面β中的图10的进给机构的横截面。

图12示出了可以在本发明的实施例中使用的细丝进给系统的示例。

图13示出了在变速传动系统的技术领域中已知的行星齿轮传动装置的示例。

图14(a)示出了可旋转部件和细丝的俯视图(图9中的方向a﹣a)。

图14(b)示出了螺纹如何接合细丝的放大图。

图15示出了在第一实施例中如何借助于齿轮和环形齿轮使可旋转部件的运动(绕其轴线的旋转+轴线绕细丝的移位)同步。

图16至图19是计算机仿真的屏幕截图，其表示部件中的一个的运动。如图所示，该部件绕其自身的轴线旋转，并且该轴线本身围绕细丝移位。

图20至图24示出了作为第一实施例的变型的根据本发明的进给机构的第二说明性实施例，其中没有环形齿轮但是具有中心齿轮。所述中心齿轮具有开口。该实施例还具有带外螺纹的三个可旋转部件。

图20是三个部件和中心齿轮的俯视图。

图21是透视图，其示出了部件与细丝和中心齿轮的相对位置。

图22示出了图22的三个可旋转部件和中心齿轮以及包括这三个可旋转部件、轴承和齿轮的组件的分解图。

图23示出了图22的俯视图，其中限定了两个平面α和β，并且其中出于说明目的将一部分切除。

图24示出了在图23中的平面α和平面β中的图22的组件的横截面。

图25示出了包括图24的组件的轻型变型方案的细丝进给系统，即具有同步带轮。

图26至图29示出了可以在根据本发明的实施例中使用的具有不同螺距的单头螺纹和多头螺纹的一些示例。

图30和图31示出了具有单头或多头螺纹的可旋转部件如何接合细丝并在细丝上形成环的示例。

图32和图33示出了作为第一实施例的变型的根据本发明的组件的(一部分的)第三说明性实施例。它仅包含带螺纹的两个可旋转部件，而且还包含两个附加的保持器或机械引导件。

图34至图42示出了本发明提出的组件和细丝进给系统的第四说明性实施例。

图34示出了三个可旋转部件的布置，该三个可旋转部件包括多个环形形式的脊(或突出部分)。可旋转部件的轴线不平行于通道，而是成一小角度。

图35通过展开示出了如何设置可旋转部件的环(设置有轴向移动)，使得它们在细丝的相同槽中延伸。这也可以看作是一个时间片段图，它清楚地示出了随着时间的流逝，与细丝接合的点沿细丝的轴向方向的移动。

图36和图37示出了具有如图34和图35所示布置的环的可旋转部件如何接合细丝，并在细丝上形成一个或多个螺旋或螺旋线，从而使细丝前进的示例。

图38(a)和图38(b)以正视图和横截面图示出了基于图34的布置的说明性细丝驱动系统。

图39示出了带有同步驱动装置的图38(a)的细丝驱动系统。

图40以透视图示出了根据第四实施例的具有以相反方向驱动的两个组件的细丝驱动系统。(上部组件的驱动轮被相对于组件的其余部分顺时针驱动，而下部组件的驱动轮被相对于组件的其余部分逆时针驱动，或者反之亦然)。

图41示出了图40的细丝驱动系统的横截面。

图42是图40的细丝驱动系统的正视图。它清楚地表明，可旋转部件的轴线在不同的方向上倾斜。所述两个组件通过单个马达驱动而同步。

图43以透视图示出了具有根据图10的细丝驱动系统的测试台。

图44至图46示出了诸如可以在根据本发明的实施例中使用的一些示例性压力辊或夹送辊的俯视图。

图47示出了曲线图，该曲线图示出了基于利用图43的测试台测量的数据的所输送的材料量与所请求的材料量的比率。

具体实施方式

参考说明性实施例将进一步阐明本发明。但是，本发明不限于此，而仅由权利要求书限定。

在本发明中，术语“卷”和“可旋转部件”被用作同义词。

在该文件中，术语“细丝接合机构”，或者简称“接合机构”是指围绕圆柱形通道布置的至少两个或至少三个可旋转部件的布置，例如，如图6(第一实施例)或图22(第二实施例)或图32(第三实施例)或图34(第四实施例)所示。

在本文件中，术语“夹送辊”，“抓持辊”和“压力辊”用作同义词。

图1示出了已知的基于挤出的系统的示意性框图。它包括基于两个压力辊或夹送辊(所谓的“夹送辊系统”或“夹送进给器系统”)107、108的进给机构。在背景技术部分已经讨论了图1的系统的操作原理。

图2示出了图1的系统在特定情况下可能发生的问题，例如在夹送辊想要推进细丝102时，但却从细丝上刮下材料。

图47的虚线示出了这种进给系统的典型曲线。x轴显示所请求的材料量(例如，由外部计算机(未显示)请求的待沉积的材料的设定量)。y轴显示所供应的材料量(出口流量)与所请求的材料量(请求流量)的比率。可以看出，对于相对较低的流量(在示例中，低于约3mm³/s)，该比率(带有必要的校正和补偿)基本上为100％，但是在较高的流量下，该比率减小，例如由于具有喷嘴105的加热元件104不能充分跟随而导致滑移发生，并在细丝102上施加向上的压力。如图所示，偏差取决于速度。夹送辊107、108可以遵循某个值(在此示例中为3mm³/s的力)，但是从某个值开始会发生“滑移”，并且夹送辊的齿开始或多或少将材料刮离细丝102。结果，所供应的材料量将小于所请求的材料量，这当然不利于要生产的工件的质量和精加工。实际上，这意味着具有图47的曲线的图1中所示的进给系统的最大挤出速率可能被限制为约每秒3mm³的最大值，以为了获得最佳质量，并且针对5％的偏差被限制为约每秒5mm³。对于更高的流量，生产的产品质量会迅速下降。

图3至图5示出了另一种已知的基于挤出的系统。本发明的图3、图4和图5分别是us7896209b2的图1和图11以及图4的复制图。

在背景技术部分中已经讨论了图3的系统。图4示出了系统300包括具有马达334的驱动机构，该马达通过带驱动具有内螺纹的可旋转部件330。图5示出了可旋转部件330的内螺纹332如何接合细丝324，从而使细丝前进。

进一步的研究表明，该系统有几个缺点。例如，尤其是在可旋转部件330和细丝324之间存在高摩擦，这是因为螺纹像刀一样切入细丝并被拉动穿过细丝，结果细丝324甚至在其达到加热单元之前就被加热并且可能局部熔化。其需要相当强劲的马达，熔化的材料可能会堵塞进给系统的各部分，所供应的材料量未被良好地限定，并且当系统停机时，熔化的材料将固化，这可能导致可旋转的部件卡住。

本发明人提出了一种完全不同的解决方案，即基于具有外脊(例如，外螺纹或带有环或盘)的可旋转部件的解决方案，可旋转部件和脊的尺寸设计成并且安装成使得外脊可以在一定程度上穿入细丝，但是除了这些脊之外，可旋转部件主要在细丝的表面上滚动。

更具体地说，发明人提出了一种用于在基于挤出的生产系统中使用的组件，该组件包括以下部件：

–用于接收待挤出的细丝的入口；

–用于输送细丝的出口，所述入口和所述出口限定细丝将在其内移动的通道；

–至少两个可旋转部件，所述至少两个可旋转部件包括可旋转的第一部件和可旋转的第二部件；

–其中，通道至少部分地位于第一部件和第二部件之间；

–其中可旋转的第一部件能够绕第一轴线旋转并具有第一外脊，所述第一轴线位于距所述通道第一距离处，使得第一外脊至少部分地穿入通道；

–其中可旋转的第二部件能够绕不同于第一轴线的第二轴线旋转并且具有第二外脊，所述第二轴线位于距所述通道第二距离处，使得第二外脊至少部分地穿入通道；

–其中第一和可旋转的第二部件安装成使得当将热塑性细丝插入所述通道中以及当组件相对于细丝旋转时，可旋转的第一部件绕其轴线(第一轴线)旋转，可旋转的第二部件绕其轴线(第二轴线)旋转，并且第一和第二轴线围绕热塑性细丝运动，使得第一和可旋转的第二部件主要在热塑性细丝的表面上滚动，并且使得第一和第二外脊穿入热塑性细丝至少0.05mm，从而在细丝中形成至少一个凹槽并使细丝沿轴向移位。

这样的组件可用于形成细丝进给系统或完整的基于挤出的生产系统，例如在所谓的3d打印机中

基于这些原理的各种实施例是可能的。下面将更详细地讨论四个实施例，但是本发明当然不限于此，而仅由权利要求书来限制。

第一实施例：

图6至图12和图14至图19示出了第一示例性细丝进给系统900的主要方面。

图6示出了三个可旋转部件10，20，30的布置，所述旋转部件具有相应的轴线12，22和32，并且具有与细丝2接合的相应的外螺纹11，21，31。在变型中，组件例如可以包括四个或五个或六个可旋转部件。

外螺纹部分地穿入细丝，该细丝通常包括热塑性材料。结果，在细丝上具有良好的抓持力，并且最小化意外轴向滑动的风险。

与图5的系统相反，在图5的系统中，螺纹仅在一个位置(图5中的右侧)穿入细丝，在本发明的系统中细丝在至少两个或至少三个不同的位置处穿入。

但是，主要优点是由于轴线相对于细丝的位移。在图5的系统中可旋转部件的轴线具有固定位置的情况，本发明的系统的轴线在假想的圆柱表面上移动。其主要作用是，与在表面上滚动的轮相比，一方面可旋转部件与另一方面细丝之间的摩擦主要是“滚动摩擦”。这提供了若干优点。例如，需要一个功率较小的引擎(这转化为较低的成本)，并且(非常)少地加热细丝，从而降低了细丝熔化、进给机构堵塞和引擎卡住的风险。

在操作过程中，细丝2将在可旋转部件之间的空间中沿箭头方向轴向移动(也参见图15b)。

图7是具有螺纹11的可旋转的第一部件10的截面图，并且示出了螺纹11的端部如何接合在细丝2中。对于其他可旋转部件20，30自然也发生这种情况。

图8是图7的一部分的放大图。

注意，在图7和图8中，仅示出了一种类型的外螺纹11，即具有等腰三角形的横截面的外螺纹，但是本发明当然不限于此，并且还可以使用其他合适的横截面，例如具有斜角三角形的螺纹，或具有尖端但弯曲的侧面的螺纹，或具有拥有圆形横截面的端部的螺纹，或具有梯形横截面的螺纹等。

重要的是，螺纹的径向端可以部分地穿入细丝并因此与细丝接合。这可以通过将可旋转部件放置在距细丝适当距离处来实现。在实践中，由于脊对细丝的压力而将发生塑性变形，结果细丝将获得永久的凹部或凹槽6或凹口。已经发现的是这些凹口出人意料地形成了单独的环，例如圆环，因此不是螺旋形状。

尽管在图7和图8中未示出，但是螺纹也可以是稍微圆锥形的，例如以这样一种方式，即，在进给机构的入口附近(例如，在图7中的位置x附近)，螺纹不穿入或几乎不穿入到细丝2中，使得细丝可以容易地定位在部件之间，并在进给机构的出口附近(例如，图7中的位置y)逐渐更深地穿入，使得在可旋转部件和细丝2之间存在很好的抓持力，从而降低或最小化了意外移动(“打滑”)的风险。

图9示出了图6的三个可旋转部件和包括这三个可旋转部件10，20，30的组件的分解图。部件10，20，30借助于例如滚珠轴承的轴承43，45而安装在顶部和底部处。这些轴承又被安装在托架结构的下部46和上部41中的对应凹部51中。上部41例如可以借助于螺栓附接到下部46。

部件10，20，30还各自在顶部(或在底部)处包括齿轮44，该齿轮与带内齿的齿轮啮合，所述带内齿的齿轮在本文进一步称为“环形齿轮”或“齿轮”42。齿轮44以类似于已知的行星齿轮变速器(例如，如图13所示)的方式运动至环形齿轮42，其中齿轮1301可以绕其轴线自由旋转，而太阳轮1302被省去。

组件900可以相对于细丝以不同的方式旋转：例如(i)通过相对于抓持辊55旋转托架结构的上部41，或者例如(ii)通过相对于抓持辊55旋转托架结构的下部46，或者例如(iii)通过相对于抓持辊旋转环形齿轮42。如(虚线中)所示，细丝2在夹送辊或抓持辊或压力辊55之间被侧向夹紧，以防止或限制细丝的扭转。

抓持辊55确保细丝不会由于可旋转部件的螺纹的接合而无限地扭曲。抓持辊55抵消了细丝绕其纵向轴线的扭转，但是允许细丝在纵向方向上的线性移位。尽管不是本发明的主要重点，但是夹送辊55可以可选地具有附加特征以抵消这种扭转，例如，如图44至图46所示。

与图1的系统100相反，在本发明的实施例中，夹送辊不被驱动，并且夹送辊不决定吞吐速度(throughputspeed)。当细丝来自细丝线轴时(通常是这种情况)，并且当细丝在弧形下被引导到入口时，弧形的形状有助于限制细丝的扭曲。

图10以组装形式(在左边)示出基于图9的部件的组件。与马达53(例如步进电机)一起，齿形带52和抓持辊55整体形成细丝进给系统。在替代实施例中，齿形带52也可以由链传动或齿轮传动等代替。

图11示出了图10的组件的横截面视图。在此清楚可见，可旋转部件30的轴线如何安装在轴承43和轴承45中。在该示例中，可旋转部件的轴线突出超过具有螺纹的圆柱体。替代地，如果可旋转部件的直径足够大，则也可以将轴承结合到所述圆柱体中，如图24所示。

在图10和图11的示例中，环形齿轮42借助于一个或多个轴承(例如滑动轴承或滚珠轴承)相对于托架结构46，41可旋转地布置。熟悉行星齿轮的本领域技术人员将理解，在存在细丝2的情况下，上部41相对于托架结构的旋转将引起三个部件10，20，30绕它们各自的轴线12，22，32的旋转，以及引起这些轴线围绕一虚拟圆柱体的圆周(其围绕中心通道5或围绕细丝2)的移位，而且环形齿轮42绕其自身的轴线以不同于托架结构41，46的旋转速度的速度旋转。对于不熟悉行星齿轮的专业人员来说，这很难理解。

即使这样，仍以这种方式获得了可旋转部件10，20，30在细丝2的圆周上的上面主要描述的“滚动运动”。通过适当的尺寸设计，例如尺寸的选择(例如，可旋转元件的合适外径)和合适的位置(例如，120°的等距角距离，与距通道5的距离“d1”，使得确保螺纹穿入细丝所需的深度，例如约0.05mm至约0.25mm，例如约0.06mm，或约0.08mm，或约0.10mm，或约0.11mm，或约0.12mm，或约0.13mm，或约0.14mm，或约0.15mm，或约0.18mm或约0.20mm，或约0.22mm)，细丝2在可旋转部件10，20，30之间以适当的张力被径向夹紧。该张力必须足够大，以使得螺纹至少部分地穿入细丝，例如如图8所示。

在图10的示例中，被驱动的部分，即同步带轮58可以设置有外部锯齿或凹槽以用于接合齿形带52(参见图10)。这样，大大降低、甚至完全消除了马达53(例如步进马达)的马达轴54和从动部件之间打滑的风险。

在替代实施例中，也可以使用另一种同步驱动器，例如链传动器，或减速齿轮或齿轮箱等。

图12示出了细丝进给系统1200的示例，该细丝进给系统包括内置在壳体57中的马达53和如上所述的组件900。

在该示例中，细丝2在弯曲的曲线上被进给并在两个夹送辊55之间被拉伸到入口3。结果，基本上避免或极大地限制了细丝的扭转。在该示例中，同步带轮58由齿形带52驱动。借助于驱动机构53，52和内齿轮机构42，44，三个可旋转部件10，20，30主要在细丝的表面上滚动，但是由于可旋转部件的螺纹11，21，31稍微穿入细丝中，因此仍会在细丝上施加一定的力矩，结果细丝将略微扭曲(估计小于45°)，但这对细丝2的轴向偏移以及因此对细丝的吞吐速度没有明显的影响。

参照图16至图19将显而易见的是，该驱动机构的一个很大的优点是可旋转部件10，20，30针对细丝2的仅较小轴向位移55(见图18)必须产生较大的位移。

实际上，为了使细丝2移动距离55，轴线12必须绕细丝旋转n次。这个数字n大约等于d_roll/d_filament，其中d_roll是可旋转部件的外径，而d_filament是细丝的外径。在图33的原型中，该值大约等于6.4。此后，可旋转部件绕其自身的轴线旋转大约1.0次。

这种大的角位移(在本例中为6.4转)有助于细丝进给系统的高精度和高传动比，这有利于马达的选择。进给机构实际上用作内置的减速齿轮，从而可以避免外齿轮传动，从而降低了成本、减轻了重量。

回到图12。另一个主要优点是马达53可以以相对较高的速度运行，并且仅需要提供小的扭矩(例如，小于0.13nm，例如，小于0.10nm，例如，小于0.08nm，例如小于0.05nm，例如小于0.2nm)。这对于相对较小的马达(步进马达和无刷直流马达以及无刷交流马达)都非常有利。

众所周知，所提供的功率(p)等于转矩(t)和速度(ω)的乘积。例如，与us7896209b2中描述的系统相比，相对于牵引或磨料摩擦和加热(在us'209b2中)，由于滚动摩擦(在本发明中)所需的扭矩将低得多。最终结果是可以选择具有较小额定功率的发动机，这在价格和重量方面再次是有利的。进给机构的减轻的重量由于降低的惯性(例如，较小的振动)而又有助于整个系统的更高的精度和/或更高的速度。

图13示出了在变速传动系统的技术领域中已知的行星齿轮传动装置的示例。本发明的第一和第二实施例显示了与该系统的相似性。

在图13的示例中，由于齿轮1304与带内齿的环的接合而使三个齿轮1304绕它们的轴线旋转，本文中将所述带内齿的环称为“环形齿轮”，并且齿轮1304的轴线将运动通过一假想圆。三个齿轮1304的相对角旋转彼此同步，这对于使螺纹在细丝上的相同轨道中延伸是有利的。齿轮1304的相对位置(在该示例中)是通过旋转三角形部件1303(其被称为“托架”)来确定的。

图13的行星齿轮传动系统具有中心齿轮1302和环形齿轮1301。然而，这对于本发明不是必需的。以简化的形式，可以省略中心齿轮1302，并且环形齿轮1301确保齿轮1304(理解为：可旋转部件)同步运动。替代地，可以省略环形齿轮1301，并且由中心齿轮1302提供齿轮1304(理解为：可旋转部件)的同步运动。

图14(a)和图14(b)示出了图6的三个可旋转部件10，20，30如何相对于细丝2旋转和移动。

图15的细丝进给机构的可旋转部件10，20，30的齿轮44a，44b，44c相对于环形齿轮42的运动类似于齿轮1304相对于图13的常规行星齿轮驱动器1300的环形齿轮1301的运动，在某种意义上，齿轮44a，44b，44c的轴线12、22、32在一虚拟圆周上同步运动，并且这些齿轮44a，44b，44c围绕它们各自的轴线12，22，32同步旋转。

图15是从与图6不同的视角观察的图14(a)的透视图。

环形齿轮42优选地具有这样的齿数，该齿数是可旋转部件的数量(在图15的示例中为三个)的整数倍。这样的效果是可旋转部件可以根据其物理位置以360°/3＝120°的螺纹的相互角旋转来轻松地“安装”。

在四个可旋转部件(未示出)的情况下，这些可旋转部件优选地围绕细丝以90°定位，并且它们各自的螺纹也优选地旋转通过90°。当齿轮44的齿数是四的倍数时，这很简单。

在图6和图15的具体示例中，齿轮44的齿数等于二十一(21)，其是3的整数倍，并且环形齿轮的齿数等于五十一(51)，也为3的倍数。

已经在上文讨论了图16至图19。

第二实施例：

图20至图25示出了组件的第二说明性实施例以及包括这种组件的细丝进给系统。

第二实施例可以看作是第一实施例的一种变型，其主要相似之处是：

–它也包括带螺纹的三个可旋转部件，

–借助于齿轮使三个可旋转部件的运动同步；

其主要区别在于：

–省略了环形齿轮42，并且

–增加了具有中心开口的中心齿轮48。

上文针对第一实施例所述的所有内容均在必要修改后同样适用于第二实施例。

可旋转部件10，20，30围绕它们各自轴线以及围绕细丝2的运动与针对第一实施例所描述的相同，其中最大优点是发生“滚动摩擦”，而实际上没有“滑动摩擦”。

四个齿轮44a至44c和48确保可旋转部件的运动保持同步。这对于使可旋转部件10，20，30的螺纹11，21，31接合到细丝的相同凹槽中是重要的，或者如果一个或多个卷要形成它们自己的轨道，则对于螺纹保持在它们各自的轨道并且不同的轨道在细丝上保持相互之间间隔开距离是重要的。如果没有使辊同步，则辊的螺纹最终可能会在已经形成的槽之外延伸，结果这可能损坏槽，并且大大降低精度。

图20是三个可旋转部件10，20，30和带有中心开口49的中心齿轮48的俯视图。该开口49的直径略大于细丝2的外径。例如，该开口的内径可以在2mm到8mm或3mm到5mm的范围内，使得细丝可以在没有明显摩擦的情况下滑动通过。

图21是示出可旋转部件10，20，30与细丝2以及中心齿轮48的相对位置的透视图。

在此示例中，中心齿轮48的尺寸与可旋转部件的齿轮44a至44c的尺寸完全相同，并且它们均具有24个齿，但这不是严格必需的，如果中心齿轮48具有不同的尺寸并且将具有不同数量的齿，则该系统也将运行。如果可旋转部件围绕细丝相对于彼此占据120°的位置(参见图20)，则可旋转部件的中心齿轮48和齿轮44的齿数优选为三的整数倍。这使得可以分别以0°，120°和240°的相互角旋转来安装可旋转部件(也参见图31)。

图22示出了图22的三个可旋转部件和中心齿轮的分解图以及包括这三个可旋转部件的组件。同样在这里，可旋转部件10，20，30优选地安装在轴承43(顶部)，45(底部)中，这些轴承固定地安装在托架结构(也称为“托架”)中。在图22的示例中，托架结构包括下部46和上部41，所述下部和上部可以借助于螺栓附接到彼此。现在可以理解，同样在第二实施例中，可旋转部件不被直接驱动，而是被间接驱动。由于省略了环形齿轮42，因此仍可以通过两种方式驱动所述部件：

(i)通过使中心齿轮58围绕细丝(或在实践中：相对于压力辊，未在图22中示出)旋转；或者

(ii)通过围绕细丝(或在实践中：相对于压力辊)旋转组件的下部46或上部41。

在这两种情况下，可旋转部件将因此围绕它们各自的轴线旋转，并且这些轴线将围绕细丝移动。

图23示出了图22的俯视图，其中限定了两个平面α和β，并且其中出于说明目的将一部分切除。

图24示出了在图23中所示的平面α和β中的图22的组件的横截面。

图25示出了细丝进给系统2500，该细丝进给系统包括根据第二实施例的组件，所述组件非常类似于图20至图24的组件。如图所示，细丝进给系统2500包括驱动齿形带52的马达53(例如，步进马达)，该齿形带进而又驱动同步带轮58，在该示例中，该同步带轮连接至托架结构的上部41。

如图所示，在此，细丝2也被引导通过旋转限制单元，例如被引导通过两个夹送辊55之间，以限制或防止细丝的旋转。这些夹送辊55自由运行，因此不能确定细丝前进的速度。优选地，也经由弯曲曲线从细丝线轴(未示出)供应细丝2。该弯曲曲线也有助于防止细丝2的扭转。

到目前为止，仅以单头螺纹(一个螺旋线)示出了实施例，但是本发明不限于此，并且本发明还将以多头螺纹(多个螺旋线)工作。

图26至图28示出了具有单头螺纹的可旋转部件的一些示例，其中节距分别为0.5mm或1.0mm或1.5mm。

图29示出了图28的部件的变型，其中，节距为1.5mm但具有多头螺纹，在所示的示例中为三头螺纹。

图30(a)是具有三个可旋转部件的布置的示意图，每个部件具有带1.5mm导程的单头螺纹，这三个部件在托架结构中以相同角度定向(如黑点所示)。由于部件本身相对于细丝偏移120°，因此不同部件的螺纹以不同的高度与细丝接合，如图30(b)所示。换句话说，在该实施例中，在细丝中形成三组轨道。由于同步性，这些轨道彼此之间保持预定距离。

在图30(a)的变型中，(未示出)，其中第二部件相对于第一部件旋转通过120°，并且第三部件相对于第一部件旋转通过240°，这三个部件的螺纹都将在细丝2的同一系列的圆形轨道中行进。

在图30(a)的另一个变型中，(未示出)，其中第二部件相对于第一部件旋转0°，并且第三部件相对于第一部件旋转240°，第一和第三部件的螺纹将在细丝2的同一系列的圆形轨道中行进，但是第二个部件将在细丝中形成自己的一系列轨道。

图31(a)是具有三个可旋转部件的布置的示意图，每个部件均具有1.5mm的三头螺纹。在该示例中，三个部件相对于彼此旋转120°，但是由于存在三个螺旋线，因此两个部件相对于彼此旋转0°或120°或240°都没有区别。

图31(b)示出了在每个部件与细丝之间存在更多的接合点，并且所有部件的螺纹的齿在所有轨道上行进。

根据热塑性细丝(例如：塑料或弹性的细丝)的变形特性，在较少数量的接合点上进行较深的穿入可能会或可能不会比在较大数量的接合点上进行较深的穿入更好，但操作方法在本质上是相同的。

由此可以理解，即使有来自熔化单元的向上压力，但是只要螺纹继续在轨道中行进，则辊和细丝之间就不会出现明显的“滑动”，从而无论细丝速度设定怎样均产生图7的完美的线性性能。只有当反作用力变得太大以致螺纹的齿被压离轨道时，才会发生滑动。在图43的测试台中，其具有abs细丝的直径为1.75mm，0.4mm的喷嘴和230℃的温度，性能对于大约13mm³/s的流速基本上是完全线性的。

第三实施例：

图32和图33示出了根据本发明的进给机构3200的第三说明性实施例。在图32和图33中没有示出所有零件，以免使附图承载过多内容。

该第三实施例可以看作是第一实施例的一种变型，主要区别在于：

(i)该实施例仅包括带有螺纹的两个可旋转部件，所述两个可旋转部件布置成使细丝恰好定位于第一轴线和第二轴线之间的中央，并且

(ii)该系统还具有两个机械引导件30，50，以将细丝保持在通道内。这些引导件不能绕它们的轴线旋转，而是相对于齿轮42旋转。细丝2基本上利用螺纹被夹紧在两个可旋转部件10，20之间，并通过这两个部件的螺纹以与上述相似的方式在螺纹中移动。

两个引导件30和50优选地与细丝2相距很小的距离，并且优选地表现出与细丝2非常低的摩擦。通过选择材料(例如通过使用表现出与细丝2的材料低摩擦的塑料)和/或通过使用光滑或抛光的或的引导件或其他已知方式可以以已知方式实现与细丝非常低的摩擦。

以上针对第一实施例所述的所有内容，经必要修改也适用于该第三实施例。最重要的优点，即在可旋转部件10，20和细丝2之间主要存在滚动摩擦，在此也适用。

尽管在细丝和两个引导件30，50之间发生一些滑动摩擦，但是细丝优选地不被夹紧在这些引导件30，50之间。这些引导件仅用于将细丝保持在通道中的适当位置。将细丝压在机械引导件上的侧向力仅是第一和第二部件将它们的螺纹压入细丝中的径向力的分量。

尽管未明确示出，但是与图9的组件相似的组件以及与图10的细丝驱动系统类似的细丝驱动系统也可以针对仅具有两个可旋转部件的布置来构造。

尽管未明确示出，但是图32和图33的布置的变型也是可行的，该变型不具有环形齿轮42但具有带开口的内齿轮(与第二实施例相同)。该实施例特别适于至少2.50mm的细丝直径。

第四实施例：

图34至图42示出了根据本发明的布置、组件以及细丝进给系统的第四说明性实施例。并非所有零件都显示在每张图中，以免使附图承载过多内容。

当针对第一，第二和第三实施例时，可旋转部件的轴线“基本平行于”通道，这意味着：在最大±0.5°、或最大±0.4°、或最大±0.3°、或最大±0.25°、或最大±0.20°的公差内完全平行。

第四实施例可以看作是第一实施例的变型，其中主要相似之处在于：

i)在每个可旋转部件和细丝之间存在多个接合点(在高度方向上不同)(例如，至少三个或至少四个或至少五个接合点)；

ii)细丝被夹紧在三个可旋转部件之间，该三个可旋转部件相对于彼此以大约120°的角位移定位，从而自动对中；

iii)在可旋转部件(或“卷”)与细丝之间主要发生“滚动摩擦”，使得只需要很小的力矩即可使可旋转部件基本在细丝上滚动；

iv)“滑动摩擦”极小或较小，使得通过与可旋转部件接触，细丝不会被局部加热或几乎不会被加热，从而使得轨道实际上保持完好无损且不会被腐蚀。

与第一实施例的主要区别在于：

i)可旋转部件不具有螺旋或螺旋线的脊或凸起，而是具有多个等距的环形脊或凸起，例如，至少两个、或至少三个、或至少四个、或至少五个脊；

ii)可旋转部件的轴线不平行于通道，但其托架有意地形成交叉线，所述交叉线的夹角在1.0°至9°的范围、或在1.25°至8°的范围、或在1.5°至8.0°的范围、或在2.0°至5.0°的范围，例如近似等于1.75°、或近似等于2.0°、或近似等于2.25°、或近似等于2.5°、或近似等于2.75°、或近似等于3.0°，或近似等于3.25°、或近似等于3.5°、或近似等于3.75°、或近似等于4.0°、或近似等于5°、或近似等于6°、或近似等于7°；

iii)不必使可旋转部件绕其轴线的角旋转同步，以防止它们(缓慢地)在细丝上形成翘曲的槽。它们的位置显示固定的“偏移”就足够了(请参见图35)。这也是该第四实施例的最大优点之一，这是因为它允许更简单的组件。更具体地说，环形齿轮42和中心齿轮48以及齿轮44a至44c都可以省略；

iv)细丝上的槽将不会形成圆环，而是一个或多个螺旋形状。

参照图35，本领域技术人员将理解，在根据第四实施例的组件中，细丝在与图34的三个可旋转部件的“脊”的接触点上或在图6的三个可旋转部件的“螺纹”中将基本上没有差异。在两种情况下，细丝都以一定的倾斜角度(例如，在1.0°至8.0°的范围内)经受盘或盘形物体的穿入。

根据实施方式，穿入深度可能会略有不同，因为原则上“直”螺纹在顶部和底部处等深地接合，而对于“等大的圆形脊”则不是这种情况，但是穿入深度可以在两种情况下都进行调节。在螺纹的情况下，螺纹可以例如是圆锥形。在圆形脊的情况下，可以使用具有不同直径的环(例如，在可旋转部件的中间的直径较小、在可旋转部件的底部和顶部处的直径较大)。

关于精度，对于单头螺纹的可旋转部件而言重要的是，这些部件呈现角度偏移(如图31a所示)，以为了在细丝上的相同圆形凹槽中行进。对于具有环的可旋转部件，部件围绕其轴线的角位置并不重要，但是轴向偏移(参见图35)很重要。如果三个可旋转部件相同，并且在可旋转部件之间未在高度方向(z)上施加偏移，则每个可旋转部件将在细丝上形成其自己的螺旋凹槽(通过滚压)，结果是在细丝中将形成多个这样的螺旋凹槽。如果凹槽太靠近在一起，则它们可能会翘曲并损坏。这不利于准确性。

通过在可旋转部件之间在高度方向(z)上选择合适的偏移，可以使可旋转部件在一个和相同的螺旋凹槽中行进。这允许脊更深地穿入到细丝中，并且因此在细丝上施加更高的径向压力。

如果脊是锥形(例如具有三角形或截头三角形或梯形的横截面)，则细丝在此也将显示出更大的趋势以使(螺旋的)凹槽相对于脊居中。以这种方式，所有接合点一起工作以实现细丝的相同的轴向移位。

通过不为可旋转部件的脊赋予相同的外径、但使用具有不同外径的脊可以实现进一步优化。实际上，如果所有的脊都具有相同的外径，则由于轴线和细丝之间的倾斜角度，一个脊将比其他脊更深地穿入到细丝中。如果需要，通过适当改变直径，可以使不同脊的穿入深度大致相同。

当然也可以选择直径，使得穿入深度从通道的入口到出口逐渐增加。了解本公开的优点的本领域技术人员可以容易地选择合适的直径。当然，其他考虑也是可行的。

关于最大吞吐速度以及在所请求的(设定的)速度(或流率)和实际获得的速度(或流率)之间的线性，图47的曲线图也适用于第四实施例，只要脊继续在轨道中行进。仅当反作用力(例如来自熔化单元的作用力)变得太大以使得脊开始在已经形成的轨道外行进时，才会失去线性。

参照第四实施例的附图。

图34示出了具有多个圆形脊且没有竖向偏移的相同的三个可旋转部件10，20，30的相互位置和定向。

图35示出了具有竖向偏移的三个可旋转部件10，20，30的相互位置和定向(出于说明目的以放大的方式绘制)，或者具有内置偏移的三个不同部件。可以选择偏移量，以使得各个部件10，20，30的脊接合在细丝上的同一螺旋凹槽中。要注意的是，图35的部件的脊彼此非常接近，但不一定非要如此。

图36和图37示出了具有如图34和图35所示布置的环的可旋转部件如何接合细丝并在细丝上形成一个或多个螺旋或螺旋线、从而移动细丝的示例。

图38(a)和图38(b)以透视图和横截面图示出了基于图34的布置的说明性细丝驱动系统。由于可以省略齿轮，因此该组件或细丝驱动系统可以比根据第一实施例的系统更紧凑。

图39示出了具有同步驱动装置的图38(a)的细丝驱动系统。

图40至图42示出了图39的细丝驱动系统的变型，其具有两个根据第四实施例的组件，所述组件以相反的方向驱动。相对于组件的其余部分，顺时针方向驱动上部组件的驱动轮，而相对于组件的其余部分逆时针方向驱动下部组件的驱动轮，或反之亦然。该驱动系统的优点在于上部组件施加在区段上的扭转被下部组件施加的扭转很大程度地抵消了。

图40以透视图示出了细丝驱动系统。

图41示出了图40的细丝驱动系统的横截面。

图42是图40的细丝驱动系统的前视图。它清楚地表明，可旋转部件的轴线在不同的方向上倾斜。这两个组件通过同一马达驱动而同步化。根据第一组件和第二组件之间的移动，可以选择下部组件是否在与上部组件相同的轨道上行进。

在所示的图中，细丝从细丝卷沿弯曲曲线供应。可选地也可以在此处将两个夹送辊(未示出)添加到系统中，以进一步限制扭转。

图43以透视图示出了根据本发明的实施例的细丝进给系统的测试台。图43的细丝进给系统包括：基座板64，组件67附接到该基座板，所述组件由步进电机62借助于同步驱动带63驱动。

热塑性塑料材料(例如，abs)的细丝从细丝卷(未示出)优选地经由弯曲曲线(未示出)被供应至压力辊组件或夹送辊组件66。该系统还包括用来熔化细丝的加热元件68(“液化器”)，以及温度传感器和喷嘴。尽管并非严格必须地用于运行，但是细丝进给系统还具有可选的编码器61(例如，光学编码器)，以测量细丝吞吐速度。这用于测量图47中所示的曲线图。此外，图43的系统包括用于水冷却的两个可选的连接件65。细丝进给系统可以以已知的方式(例如，参见图3)可移动地布置在三维空间内，例如，以形成3d打印机。这样，可以在外部计算机的控制下逐层打印3d对象。

图44至图46示出了一些示例性压力辊或夹送辊的俯视图，例如可在根据本发明的实施例中使用。

图44和图45的夹送辊被构造为在细丝中形成至少一个浮凸的槽，并且由于与该槽接合，所述夹送辊可以防止扭转延伸超过(例如在上方)夹送辊。

图46的夹送辊的形状为v形，其被构造成将细丝夹在四个表面区段之间。

图47示出了曲线图，该曲线图示出了利用根据第一实施例的细丝进给机构、基于图43的测试台所测量的数据的，基于所请求的(或设定的)材料量的细丝材料的输送量的比率。

可能本发明的最重要的优点之一是供给系统保持线性(或材料的输送量与请求的材料量的比率保持恒定)，而与吞吐速度无关直至一定值(在示例中大约等于13mm³/s)。当使用不同类型的材料和/或不同的细丝厚度，和/或当选择加热元件的不同喷嘴时，此最大吞吐速度可能会有所不同，但事实是测量的吞吐速度显示出几乎100％的线性达到一定的值

相同的试验台具有相同的加热元件、相同的喷嘴和相同的细丝，但具有带压力辊的供给系统(夹送进给器系统)，根据点曲线示出了其性能。

显然，通过使用根据本发明的细丝进给系统可以获得更高的速度，特别是更高的质量。据发明人所知，大多数3d打印机使用压力辊系统工作，甚至可能超过90％。因此，不应低估本发明的重要性。

最后

在所有前述实施例中，可旋转部件可以由例如黄铜、钢、硬化钢，铝合金、钛或钛合金制成。可以选择性地施加涂层以延长使用寿命，例如，提供良好耐磨性的硬涂层。

附图标记列表

100，300基于挤出的生产系统

3200，3400布置

900，2200，3800组件

1000，1200，2500，3900，4000细丝进给系统

3400测试台

101细丝线轴

102细丝

103挤出机

104加热单元(‘液化器’)

105喷嘴

106基板

312构建室

314基板

316机架

318挤出头

320细丝进给源

322驱动机构

324细丝

330可旋转部件

332内螺纹表面

334电动马达334

2细丝

3入口

4出口

5通道

6(细丝中的)凹槽

7弯曲分段(细丝的弯曲分段)

10第一部件

11第一外螺纹

12第一轴线

13第一齿轮

d1第一轴线与通道相距的距离

20第二部件

21第二外螺纹

22第二轴线

23第二齿轮

d2第二轴线与通道相距的距离

30第三部件

31第三外螺纹

32第三轴线

33第三齿轮

d3第三轴线与通道相距的距离

41托架(的第一部分)

42环形齿轮(还称作齿圈)

43轴承或衬套或套管

44一个或多个行星齿轮

45轴承或衬套或套管

46托架(的第二部分)

47行星齿轮架

α,β平面

48中心齿轮

49中心开口或中心通道

50第四部件

51托架中的凹部

52齿形带

53马达(例如，步进马达)

54马达轴

55夹送辊

56轴承(多个轴承)

57壳体

58同步带轮

61编码器(用来测量速度)

62步进马达

63同步驱动带

64基座板，壳体

65水冷却连接件

66压力辊组件(或夹送辊组件)

67细丝进给机构

68加热元件(具有温度传感器和喷嘴)

1300行星齿轮驱动装置