精混式堆積成型法及總成以及彩色FDM-3D印表機的製作方法
2023-05-18 06:46:51
本發明屬於機械領域，確切的講是一種瞬態容積式多通道物料擠出機總成及用其所製造的彩色FDM-3D印表機。
[技術背景]
熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling,FDM)快速成型工藝是將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加熱熔化進而堆積成型方法，簡稱FDM。大部分FDM快速成型技術可採用的成型材料很多，如改性後的石蠟、(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)、尼龍、橡膠等熱塑性材料，以及多相混合材料，如金屬粉末、陶瓷粉末、短纖維等與熱塑性材料的混合物。其中PLA(聚乳酸)具有較低的收縮率，列印模型更容易塑形，以及可生物降解等優點，現今大多數桌面FDM型3D印表機均採用這種材料。
擠出機總成是FDM快速成型技術的核心的部件，大多數採用加熱棒對鋁塊進行間接加熱法,將塑料絲通過擠出機總成的入口端擠入，再通過喉管導向，到達鋁塊加熱部位，經過熔化，進入噴嘴區域，最後由擠出孔擠出,融化後的塑料絲在後續進絲的(活塞)壓力的作用下從噴嘴擠出。
擠出機總成中的喉管由不鏽鋼製造，是為了降低其導熱性能，不鏽鋼喉管有些內部還襯有鐵氟龍，由於擠出機總成長期加熱列印致使吼管內部溫度升高，導致管內料也處在熔融狀態，當停止列印冷卻後，材料就黏結在管內，下次重新開機列印時，管內黏著料不能馬上融化，使喉管出現堵料現象，喉管內部襯鐵氟龍，使喉管內料都不會熔融黏著，能大大改善堵頭問題。同時作者在擠出機總成外加散熱片和風扇，主要也是為了降低喉管上部的溫度，防止堵頭問題，也可以為擠出機總成散熱。加熱熔化後的塑料絲由噴嘴擠到列印臺上，如果為了減少塑料因溫度驟減而發生翹邊和收縮等不良現象，作者可以將列印臺做成加熱床，床內有熱敏電阻與電路板相連，來控制加熱床的溫度，為了節約製作成本，作者就不使用加熱床了。
單擠頭相比較，雙擠頭採用兩個擠出機總成並列排列，並將相對位置固定，由於有兩個噴頭，雙擠頭的列印速度更快，列印效率也更高，雙擠頭安裝在滑塊上，由滑塊與導軌連接，由於其質量更大，運行時產生的慣性更大，對導軌的剛度要求也更高，這樣會降低列印的精度。位於擠出機總成最下端噴頭的噴嘴直徑有四種類型：0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，市場上應用最廣的是0.4mm的噴嘴，當然根據實際需要可以購買不同直徑的噴嘴，這裡值得提出注意的是，選定好噴嘴直徑後，也要在列印時軟體中設置好相應的參數，如切片軟體中的列印層高、列印速度等，使列印的質量和精度更高。
加熱噴頭攜帶擠出孔在計算機的控制下，根據產品零件的截面輪廓信息，作 X-Y平面運動，快速冷卻後形成一層大約0.127-0.50mm厚的薄片輪廓。一層截面成型完成後工作檯下降一定高度，再進行下一層的熔覆，好像一層層"畫出"截面輪廓，如此循環，最終形成三維產品零件。
近端送絲就是將擠出機總成安裝在列印頭上，材料由擠出機總成直接擠入喉管，在鋁塊中融化由噴嘴噴出列印。這種安裝方式由於擠出機總成與列印頭一起運動，列印頭質量大，列印時慣性也大，容易使列印不精確，採用近端送絲對導軌的剛度要求也比較高。而遠端送絲是將擠出機總成安裝在離擠出機總成較遠位置，驅動電機一般安裝在印表機框架上，而不是安裝在擠出機總成上，與近端送絲相比較，遠端送絲需要較大扭矩，才能將材料擠入列印頭中。
電路部分包括：3D印表機電路部分在印表機中起的作用是控制整個列印過程協調、有序、完整的運行。FDM型3D印表機一種典型電路部分主要包括Arduino mega 2560主控板，Ramps 1.4拓展板以及步進電機驅動板。下面對它們的基本參數和作用，作如下介紹。Arduino Mega 2560主控板Arduino Mega 2560主控板的微控制器為atmega2560，工作電壓為5V，數字I/O引腳為54個，模擬輸入引腳為16個，每個I/O引腳的直流電流為50毫安，主控板是3D印表機的大腦，負責控制整個印表機來完成特定的動作，如列印特定的文件等。這裡需要說明，拓展版給主控板供電的二級管不焊接，也就是需要單獨給mega 2560主控板供電，直接使用USB 5V或通過電源接頭供電。Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬體(各種型號的Arduino板)和軟體(Arduino IDE)，它開放原始碼的電路圖設計，程序開發接口免費下載，也可依個人需要修改，它滿足了不同人群創新創意的需要。3D印表機運行前，需要在Arduino IDE中下載Marlin固件，根據需要修改固件中部分參數來滿足列印的要求。拓展板Ramps 1.4插在主控板上，通過插針與主控板相連，有了它是為了更好的與其它硬體進行連接和控制，起到過渡橋梁的作用。拓展板需要接兩個12V電源，其中一個為11A，為加熱床供電，另一個為5A，為擠出機、各軸電機及風扇等元件供電，由於作者未使用加熱床，只使用一個12V、5A電源即可。Ramps 1.4拓展板上還有風扇輸出與加熱棒輸出指示的LED，擠出機總成與各軸電機均通過步進電機驅動板A4988由主控板控制，由於作者採用單機頭印表機，擠出機總成2電機接口不用安裝A4988，位於拓展板右上角，有X、Y、Z方向的限位開關，可以控制印表機每次工作時的原點。A4988步進電機驅動板是用來連接步進電機的，從而實現主控板對步進電機的控制，實現XYZ軸電機及擠出機總成的動作。A4988步進電機驅動板的特點是，它只有簡單的步進和方向控制接口，有5個不同的步進模式：全、半、1/4、1/8和1/16，可調電位器可以調節最大電流輸出，從而獲得更高的步進率，有過熱關閉電路、欠壓鎖定、交叉電流保護的功能，以及接地短路保護和加載短路保護的作用。驅動板通過引腳接插到拓展板中對應的接口上。
軟體部分舉例：前面作者已經知道，3D印表機軟體部分包括上位機軟體和下位機軟體兩大部分，而每部分又有細分，通過軟體的運行，作者才能實現主控板對列印參數的設置及控制。一臺3D印表機所有軟體完整運行的過程如下：首先，作者需要在電腦上的三維建模軟體中完成零件的建模，如Solidworks、UG、3D Max等三維軟體，創建完3D模型以後將文件另存為STL格式，將STL文件在切片軟體Slic3r中打開，通過一系列的列印設置，進行切片產生代碼，在另一上位機軟體Pronterface上將代碼打開，並連接主板，主板上的下位機軟體為Marlin固件，運行前已提前進行參數設置，連接成功後，主板上的LED燈 會閃爍，待印表機上加熱管加熱，溫度升至設定溫度後開始列印。下面具體介紹一下印表機的軟體部分。下位機軟體Marlin固件為自由軟體，可以直接用來做軟體開發，而作者在3D印表機中使用Marlin固件時，只需要在Arduino IDE軟體中下載完固件，找到Marlin固件中的Configuration.h文件，可根據自己的需要來修改相關的代碼內容，作者研製的印表機需要做如下修改。
目前彩色FDM-3D印表機的彩色生成方式有以下3種機型：
多色顏料融注混合擠出FDM-3D印表機:2013年4月，美國威斯康星-麥迪遜大學耗材融化之際往裡面添加顏色，從而實現FDM3D印表機的彩色列印。
開發團隊將這個新的裝置描述為一支「虛擬畫筆」，通過對單個聚合物材料施加一種染色工藝來實現全彩色的3D列印。所以。這種彩色3D列印並不需要多個噴嘴和多種不同顏色的線材。Spectrom工作原理是通過精確計算什麼樣的時候需要什麼樣的顏色，然後用不同顏色的墨水去染同一個線材。所以只需要一個噴嘴即可實現彩色3D列印。
目前的不足之處是顏色改變速度緩慢的缺陷：不同顏色的過渡容易出現混亂。(比如，當從黃色變為藍色時，中間地帶可能會出現綠色的小塊),但是原理上具有改善物料混合顏色改變的速度,比如減少混合腔的容積。
另一不足之處是顏料攜帶載體缺陷，化學溶劑揮發將生成有害氣體。
多色物料多孔獨立擠出FDM-3D印表機:多色的桌面型3D印表機(比如ProDesk3D)需要多個擠出機總成才能製造彩色效果。雙色3D印表機標配了兩個擠出機總成，屬於雙材料擠出的機型。它的機身背部掛載兩個料盤，支持ABS和PLA兩種耗材。並且在市面上，我們可以找到多種顏色的通用耗材。這樣一來就可以自由搭配，按照需要選擇合適的顏色和材料類型。不足之處是：突變色彩分界及顏色的數量有限的缺陷。
多色物料共孔混合擠出FDM-3D印表機：2015年，以色列的something3D列印公司宣布：他們正在推出一款全彩的桌面型3D印表機Chameleon(意為變色龍)，將為用戶提供全新的基於FFF技術的彩色3D列印體驗。Something3D公司的這款Chameleon3D印表機主要使用多個3D列印線材，共5種顏色耗材，分別是：青色、品紅色、黃色、黑色和白色(CMYBWTM)的線材，整個系統只需使用一個擠出機總成，根據需要通過改變以上5種顏色的混合比例組合，形成任意的色彩，該機器能夠在0.5毫米的列印解析度條件下實現顏色轉換。
不足之處仍是顏色改變速度缺陷：不同顏色的過渡容易出現混亂。(比如，當從黃色變為藍色時，中間地帶可能會出現綠色的小塊)，無法滿足顏色的大色彩的突變改變。物料供給方式也有缺陷，也無法滿足精確而穩定的顏色的配比。
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技術實現要素：
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要實現物料擠出絲顏色需要在0.5-1mm毫米的長度上瞬間改變的需要，要求物料混合腔的體積要儘量的小，由於混合腔的器壁上的微量殘留物會干擾混合比例，因而必要採用棄掉過度時期部分熔融物料的措施；
適合於精混式堆積成型法的有以下2種精混式擠出機總成:它們分別為供料精混式擠出機總成及供色精混式擠出機總成:
供料精混式擠出機總成是直接使用多色物料混合成其它顏色(至少4色:紅、蘭、綠、黑),結構主體是由精準供料機構及精準混色機構組成:精準供料機構是由預先加溫處理前級及容積泵級組成,精準混料機構是由物料物料混合腔及混色棍組成。精準供料機構的工作原理為:利用容積泵如：齒輪容積泵(1)柱塞泵或蝸杆泵在容積泵驅動電機(2)的驅動下，所供物料可以是絲狀、粗顆粒或粉末狀；在吸入齒輪容積泵(1)之前要預先進行加溫融化並排氣；如果使用絲狀材料可以採用遠端送絲方式，驅動電機一般安裝在印表機框架上，材料由擠出齒輪直接擠入喉管，粗顆粒或粉末狀耗材可以直接融化使用。由於齒輪容積泵(1)的(排量/周)固定且可高壓排放，改變轉速可以改變排量，在停止驅動時又有瞬間停止排料的特點，因而可以實現精準定量排料及瞬間停止；可以選擇毫米級大小的齒輪及亞毫米級的齒高，配合斜齒，易於實現在中低轉速驅動下完成1立方毫米級/秒的低脈動物料排量；實現各個顏色的精準供料，為下一步的的色調精準混合創造了前提條件。
精準混料機構的結構特點及工作原理：為了實現快速改變顏色，物料混合腔的形狀可以為柱狀、燈籠狀等中心旋轉對稱狀，側面的多個孔為各色熔融物料的入孔，下面的孔作為熔融混合物料擠出孔，上面的孔為混料棍的過孔同時也是通往棄料緩存腔的棄料過料孔；物料混合腔的容積要足夠的小，該容積是由混料棍的前端膨大部位(19)與物料混合腔的內壁所圍成的薄層微空間決定；這樣物料混合腔的所容納物料體積就可以在0.1立方毫米數量級；混料棍(兼切換柱)的構造特點是頭部是活塞狀的膨大部位：混料棍的旋轉運動時，由於其頭部是活塞狀的膨大的側面部位掃過支物料孔道(12)的所有微孔，將使得經過擠入的各色熔融物料在旋轉表面帶動下沿著螺旋交匯路徑充分混合，達到了瞬時而微量多組分混合物料的目的，並在後續物料的推動下，混合物料進入擠出孔排料或棑向棄料緩存腔。混料棍的前端膨大部位(19)應該是平均直徑足夠的小，軸向高度足夠的薄，這樣所擠出的料絲才能在2-3毫米長度內實現顏色的改變；混料棍的軸向運動將起到兼做切換柱選擇物料流向作用，當混料棍(兼切換柱)向上軸向運動的結果，將使其頭部是活塞狀的膨大部位(19)密封上面通向棄料緩存腔的棄料過料孔(10)，熔融物料只能由擠出機總成的物料擠出孔流出，進行列印物件過程。當混料棍(兼切換柱)向下軸向運動將使得膨大部位(19密封下面通向擠出機總成的物料擠出孔，熔融物料只能由棄料過料孔(10)流出；而進入棄料緩存腔。
物料混合腔中的各色物料的混合也可以採用腔壁自然螺紋混合法；該方法是在物料混合腔中的內壁表面上，加工上螺紋凸起段，當物料以一定速度流過螺紋段的表面時，熔融物料會產生翻滾攪拌，一樣達到混合均勻的目的。
綜上所述：利用多個可以獨立控制的電機驅動各個微小容積泵(齒輪泵、蝸杆泵或柱塞泵等)，將前一級預處理後的各色熔融物料泵入各個支物料孔道(12)，再匯合於物料物料混合腔(9)，經過混色棍的旋轉混合後由物料擠出孔(11)擠出並逐層堆積成型物件。色調由驅動各個微小容積泵的電機控制，各個被獨立控制的電機可以按色調的需要控制各個顏色的擠出數量。
但是即使實現了上述物料混合腔的微小空間容積，也無法在更小的長度內(0.5-1毫米以下)完成色調的突變，必須丟棄或部分丟棄過度階段未完成色調完全變化的那一部分混合熔融物料,因此可以採用2種棄料整合治理法:棄料排出法或棄料緩存法來完成.
棄料排出法就是將過度階段未完成色調的突變的部分混合物料擠出到列印物件區域以外的陪列印物件上，之後再繼續列印成型物件；或是直接列印在成型物件的無需要著色的填充區域或表面區域；
棄料緩存法之一是在混料棍軸向運動的配合下，向下運動密閉擠出孔,將過度階段未完成色調的突變的部分混合物料擠到棄料緩存腔；棄料緩存腔位於擠出孔的上方，與擠出頭一體化並維持高溫，使得存於其中的棄料呈熔融狀態。
棄料緩存的另一種方法是:增加一套與精準供料機構一樣的容積泵供料機構,在過渡色期間,該泵的逆向運轉,將混合物料由物料混合腔的逆嚮導出，該棄料也被稱之為緩存物料；控制其它各色容積泵的轉速，使其變容速率等於其它各色容積泵的變容速率之和,使得物料混合腔的混合物料的流入與流出總量相等，而幾乎沒有物料從擠出孔被擠出,此時擠出孔的位移速度為零,處於停止狀態.當控制其它各色容積泵的相對轉速，使其變容速率小於其它各色容積泵的變容速率之和,使得物料混合腔的混合物料的流入與流出總量不等，而剩餘的部分物料從擠出孔被擠出；物料擠出孔的運行速度與該流量差成正比,此時擠出孔的位移速度與正常相比有所降低,單位位移長度的色彩變化率有所增加,擠出孔處於緩慢位移狀態,在小的尺度上展現顏色的變化；使用該方法時,棄料可以回收後再利用,用於緩存棄料的容積泵供料機構也可以正向旋轉,向物料混合腔泵料,該情況可以將這部分緩存物料(棄料)列印到物件無需著色的部位(如填充構造、內空間及內表面等)。*需要特別指出的是：用於棄料緩存的容積泵一定是雙向容積泵，因為所增加的那一套與精準供料機構一樣的容積泵供料機構,在過渡色期間,該泵是逆向運轉的。
另外；緩存物料在吸出物料混合腔後，被泵入高溫儲存腔中，的內部空間形狀可以是倒圓臺形狀的，有利於凝固後取出.
供色精混式擠出機總成:
供色就是使用專用的通道直接向物料混合腔提供各色顏料,它與供料精混式擠出機總成在結構及原理上有很大的相似之處,所不同的是只有1或2路精準供料機構(1路用於堆積成型物料,另1路用於構建支撐物料)和實現棄料緩存法的棄料緩存構造----再有一套與精準供料機構一樣的容積泵供料機構,在過渡色緩慢期間,該泵逆向運轉將混合物料作為緩存物料由物料混合腔導入棄料緩存腔(19)；控制其它各色容積泵的相對轉速及比例，獲得各個顏色；供入物料混合腔的料量與泵離物料混合腔的料量之差也是擠出孔的流量,當流量減少時,意味著擠出機總成的運行速度的匹配減慢,擠出機總成的單位運行距離的顏色變化率增加,色調細節表現能力增強.
另外；緩存物料在吸出物料混合腔後，被泵入高溫儲存腔中，的內部空間形狀可以是倒圓臺形狀的，有利於凝固後取出.對於緩存物料可以棄掉或是選擇列印在成型物件的無需要著色的填充區域或表面區域上(容積泵供料機構也可以正向旋轉).
除了上述以外,還要有至少3-4路(一般為紅、蘭、綠、黑顏料)精準供料機構(這裡的料指的是色料.各色的色料可以是:液態、固態的等)組合成豐富的彩色,容積泵供料機構也是絕對必要的,混料系統同上.
[附圖說明]
以下結合附圖就較佳實施例對本發明作進一步說明：
圖1單一緩存型精混式擠出機總成結構核心主體爆炸圖。
圖2單一緩存型精混式擠出機總成結構核心主體裝配圖。
圖3單一緩存型精混式擠出機總成結構核心主體外觀圖。
圖4可逆緩存型精混式擠出機總成結構主體剖面示意圖。
圖5可逆緩存型精混式擠出機總成結構主體外觀示意圖。
圖示說明：
(1)齒輪容積泵
(2)容積泵驅動電機
(3)棄料緩存腔
(4)混色棍兼切換柱
(5)齒輪容積泵
(7)銅體
(8)混色棍電機
(9)物料混合腔
(10)棄料過料孔
(11)物料擠出孔
(12)支物料孔道
(14)膨大部位
(15)料絲
(16)加熱器鋁體
(17)導孔盤
(18)混色棍
(19)棄料緩存腔
(20)各色染料入口
(21)加熱器鋁體
(22)擠出孔盤
(23)齒輪容積泵蓋板
(24)料絲入孔
(25)齒輪容積泵轉軸
(26)料絲融化儲存腔
[實施例證]
以下通過應用本技術的3D成型機的最重要的組成部分擠出機總成是對本發明作進一步闡述：
如圖1、圖2、圖3所示：
需要說明：混色棍電機(8)是固定在一個支架上，該支架只能在電器的驅動下沿著該電機的軸向微微往復位移，而驅動混色棍兼切換柱(4)軸向微小往復位移，決定是選擇堵住棄料過料孔(10)還是物料擠出孔(11)；容積泵驅動電機(2)是剛性固定在一擠出頭總成上；由於該些支架對本技術不重要且常規易懂，在本圖中未畫出。擠出孔盤(22)具有螺紋可以被扭入銅體(7)，並將導孔盤(17)封鎖在內部。當螺紋可以被扭到位時，將產生導孔盤(17)與銅體(7)之間的間隙，造成各個孔道的洩露，所以一定要扭到位。
圖1是擠出機總成的主要結構斷面圖，可以清楚的看出5個齒輪容積泵與支物料孔道、棄料緩存腔、物料混合腔、的連接關係；料絲(15)穿過料絲入孔(24)，在加熱器鋁體(16)的接觸傳熱後，融化在料絲融化儲存腔(26)中。
圖2是擠出孔附近的結構的放大圖，物料混合腔(9)是由銅體(7)與導孔盤(17)的2個柱狀的空間所組成的閉合的柱狀空間；在導孔盤(17)中心的柱狀的空間的柱面壁上，設有5個物料入孔，該孔經由導孔盤(17)的實體一直通向的上表面與支物料孔道(12)相通，這樣就建立了料絲融化儲存腔(26)經由齒輪容積泵(1)控制的，一直通往，物料混合腔(9)的5個獨立的物料通道。
圖3是擠出機總成的背面視圖；可以清晰地看見：容積泵驅動電機(2)，棄料緩存腔(3)，混色棍兼切換柱(4)等。容積泵驅動電機(2)驅動齒輪容積泵轉軸(25)作純轉動。齒輪容積泵蓋板(23)作用是密封5個容積泵中齒輪的上端面。加熱器鋁體(21)被電熱加熱棒加熱，熱量通過接觸面傳導到銅體(7)上。
單一緩存型指的是:棄料緩存腔是只儲存棄料,而不是用之,積累過多後人為移除.
供料精混式擠出機總成的主體是由精準供料機構及精準混色機構組成，精準供料機構是由：齒輪容積泵(1)在容積泵驅動電機(2)的驅動下完成供料，精準混料機構是由物料混合腔(9)及混色棍(8)組成；為了實現快速改變顏色，物料混合腔的形狀可以為柱狀、燈籠狀等中心旋轉對稱狀，側面的多個孔為各色熔融物料的入孔，下面的孔作為熔融混合物料擠出孔，上面的孔為混料棍的過孔同時也是通往棄料緩存腔的棄料過料孔；物料混合腔的容積要足夠的小，該容積是由混料棍的前端膨大部位(19)與物料混合腔的內壁所圍成的薄層微空間決定；這樣物料混合腔的所容納物料體積就可以在0.1立方毫米數量級；混料棍(兼切換柱)的構造特點是頭部是活塞狀的膨大部位：混料棍的旋轉運動時，由於其頭部是活塞狀的膨大的側面部位掃過支物料孔道(12)的所有微孔，將使得經過擠入的各色熔融物料在旋轉表面帶動下沿著螺旋交匯路徑充分混合，達到了瞬時而微量多組分混合物料的目的，並在後續物料的推動下，混合物料進入擠出孔排料或棑向棄料緩存腔。混料棍的前端膨大部位(19)應該是平均直徑足夠的小，軸向高度足夠的薄，這樣所擠出的料絲才能在2-3毫米長度內實現顏色的改變；混料棍的軸向運動將起到兼做切換柱選擇物料流向作用，當混料棍(兼切換柱)向上軸向運動的結果，將使其頭部是活塞狀的膨大部位(19)密封上面通向棄料緩存腔(3)的棄料過料孔(10)，熔融物料只能由擠出機總成的物料擠出孔流出，進行列印物件。當混料棍(兼切換柱)向下軸向運動將使得膨大部位(19)密封 下面通向擠出機總成的物料擠出孔，熔融物料只能由棄料過料孔(10)流出；而進入棄料緩存腔(3)。
綜上所述：以上方式導致了一種精準FDM彩色3D列印方法，其核心在於：利用多個可以獨立控制的電機驅動各個微小容積泵(齒輪泵、蝸杆泵或柱塞泵等)，將前一級預處理後的各色熔融物料泵入各個支物料孔道(12)，再匯合於物料物料混合腔(9)，經過混色棍的旋轉混合後由物料擠出孔(11)擠出並逐層堆積成型物件。
色調由驅動各個微小容積泵的電機控制，各個被獨立控制的電機可以按色調的需要控制各個顏色的擠出數量。
(16)為加熱器鋁體(15)為料絲
如圖4、圖5所示：
其基本構造與圖1，2,3基本一致，不同之處在於棄料緩存腔(19)的特點及位置。在加熱器鋁體的結構及作用與圖1,2,3一致，在本結構中內再畫出。
圖4是該擠出機總成的主要結構斷面圖，棄料緩存腔(19)與齒輪容積泵(5)及物料混合腔(9)建立在同意通道上；這樣棄料就可以在物料混合腔(9)及棄料緩存腔(19)之間雙向轉移；給棄料的再利用建立了條件。齒輪容積泵的數量按需要可以設置為6個或更多；色料入孔至少4個以上才能更好的表現色彩。混色棍電機(8)直接驅動只進行單一轉動混色棍(18)，混色棍(18)只進行單一轉動而不再軸向位移了，因而混色棍電機(8)及容積泵驅動電機(2)剛性的與銅體保持靜止。
圖5是該擠出機總成的的背面視圖；可以清晰地看見：容積泵驅動電機(2)，棄料緩存腔(19)，混色棍(18),4個料絲(15)及入孔等。(23)為齒輪容積泵蓋板。可逆緩存型指的是:棄料緩存腔不是只儲存棄料,而是在容積泵下能返回混合腔再用之.
類相似於圖1結構,可以由3個齒輪容積泵(5)進行供應3種不同的顏料,1個齒輪容積泵(6)用於泵出列印成型物料；1個齒輪容積泵(7)用於回收棄料並緩存於棄料緩存腔(19)中,齒輪容積泵(7)可以逆向工作向物料混合腔(9)返回棄料.
加熱器鋁體(21)用於加熱各個需要加熱的腔體；而5根支物料孔道(12)起到連接棄料緩存腔、顏料腔、料絲(15)的成型物料腔與物料混合腔(9)的交通要道關係.
擠出孔的長度度代表著物料的殘存數量,應該是直徑的1-2倍較為匹配。