CN104108183A - 桌面型3d打印材料成型机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及并公开一种桌面型3D打印材料成型机，包括挤压系统、传动系统、加热装置、冷却装置和控制系统五个部分，其特征在于，所述挤压系统、传动系统、加热/冷却装置共同组成桌面型3D打印材料成型机的主体部分，控制系统通过控制面板及其相关的控制装置与受控系统连接，从而构成完整的桌面型3D打印材料成型机的一体化结构。本发明根据桌面型3D打印机的材料需求，很好地解决了现有3D打印技术在实验研究、单件或小批量生产过程中用料少、材料品种少且保存时间短、新材料筛选/合成困难等一系列实际问题，对推进3D打印技术的实际应用，尤其是对科研单位的3D实验设计、新材料筛选/合成、加快科研步伐、降低研发成本都具有重要的实用价值和现实意义。

Description

桌面型3D打印材料成型机
技术领域
本发明涉及一种3D打印材料成型机。具体涉及一种用于加工3D打印机耗材的桌面型3D打印材料成型机。本发明很好地解决了现有3D打印技术在实验研究、单件或小批量生产过程中用料少，材料品种少且保存时间短，新材料筛选、合成困难等一系列实际问题，对推进3D打印技术的实际应用，尤其是对大专院校、科研单位的3D实验设计、新材料合成具有重要的实用价值和现实意义。其所属产品属于推动3D打印技术广泛应用的创新性高科技产品。
背景技术
近年来，3D打印技术有了很大的进步，无论在技术上、还是各种3D打印机、3D打印塑材挤出机的开发、应用方面，都取得了骄人的成绩。尤其是以美国布鲁克林公司生产的Makerbot Replicator 2 3D桌面打印机在2012年被《时代周刊》评为年度最佳发明之一，被誉为史上最具创新意义的电子设备之一。3D桌面打印机的出现，为3D工业设计、新产品开发、新材料研究等3D技术创新发展和广泛应用奠定了坚实的实验研究基础。然而，现在最常用的3D打印机耗材塑料丝(直径为1.75毫米和3毫米两种)，也是采用现有的塑料挤出机进行工厂规模化生产的。这种工业型塑料挤出机虽然具有效率高、挤出产品质量好等许多优点，但由于其体积庞大、能耗高、相关辅助设备多、无法小批量生产等缺陷，加之一些3D打印材料存在容易受潮、不易保存、需要现场生产和就地使用等特点，这些工业型挤出机就显得无能为力了。
随着大专院校、科研院所对3D桌面打印机的广泛应用，这种单一品种、大工业化3D材料生产方式已无法满足桌面机材料用量少、品种多、需要不断合成/筛选新材料的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，如何提供一种既经济实用、方便快捷、又能进行现场生产和就地使用，同时还能满足科研教学、新材料合成与筛选的桌面型3D打印材料成型机，以填补现阶段该类产品缺失的空白和克服现有某些大型产品存在的不同缺陷。
本发明解决问题的技术方案是提供一种体积小、重量轻、智能化、桌面生产、合成/筛选3D打印材料的新概念桌面型3D打印材料成型机。本发明包括挤压系统、传动系统、加热装置、冷却装置和控制系统五个部分，其特征在于，所述挤压系统、传动系统、加热装置、冷却装置共同组成桌面型3D打印材料成型机的主体部分，控制系统通过操作面板及其相关的控制装置与受控系统连接，从而构成完整的桌面型3D打印材料成型机的一体化结构。
按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述挤压系统由模具、机头、机筒、螺杆和料斗构成。
按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述传动系统由直流电机、驱动控制器、变速箱和联轴器构成，并且通过联轴器与挤压系统的螺杆连结，共同组成动力输送结构。
按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述加热装置由温度调节器和升温装置组成，并通过升温装置与挤压系统的机头、机筒连结，共同组成加热结构；冷却装置由温度调节器和降温装置组成，并通过降温装置与挤压系统的机头、机筒、模具及其输出端口共同组成冷却结构。
按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述控制系统由总控装置、传动控制装置、温度控制装置、控制面板和电源开关构成。
按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述控制系统是通过控制面板——总控装置——传动控制装置与传动系统的驱动控制器组成一个完整的传动调控结构。
按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述控制系统是通过控制面板——总控装置——温度控制装置与加热装置的温度调节器和冷却装置的温度调节器共同组成一个完整的温度调控结构。
按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述挤压系统的模具是由可自主更换的具有不同成型口的模具组组成。
综上所述，本发明要点在于将大型材料成型机的基本原理和桌面型3D打印机的材料需求相结合，经过一系列的结构、工艺、技术创新，为大专院校、科研院所提供一种体积小、重量轻、智能化、低成本、桌面生产、合成/筛选3D打印材料的新概念桌面型3D打印材料成型机。以填补国内外该项研究的空白，达到提升3D实验设计水平、加快新材料合成/筛选时间、降低研发成本之目的。
附图说明
图1是本发明桌面型3D打印材料成型机的结构示意图。
图2是图1所示桌面型3D打印材料成型机控制系统的结构示意图。
图注
1挤压系统 1.1模具 1.2机头 1.3机筒 1.4螺杆 1.5料斗
2传动系统 2.1直流电机 2.2驱动控制器 2.3变速箱 2.4联轴器
3加热装置 3.1温度调节器 3.2升温装置
4冷却装置 4.1温度调节器 4.2降温装置
5控制系统 5.1总控装置 5.2传动控制装置 5.3温度控制装置
5.4控制面板 5.5电源开关
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1，按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机，包括挤压系统(1)、传动系统(2)、加热装置(3)、冷却装置(4)和控制系统(5)五个部分，其特征在于，所述挤压系统(1)、传动系统(2)、加热装置(3)、冷却装置(4)共同组成桌面型3D打印材料成型机的主体部分，控制系统(5)通过操作面板(5.4)及其相关的控制装置(5.1 5.2 5.3)与受控系统(1 2 3 4)连接，从而构成完整的桌面型3D打印材料成型机的一体化结构；所述挤压系统(1)由模具(1.1)、机头(1.2)、机筒(1.3)、螺杆(1.4)和料斗(1.5)构成；所述传动系统(2)由直流电机(2.1)、驱动控制器(2.2)、变速箱(2.3)和联轴器(2.4)构成，并且通过联轴器(2.4)与挤压系统(1)的螺杆(1.4)连结，共同组成动力输送结构；所述加热装置(3)由温度调节器(3.1)和升温装置(3.2)组成，并通过升温装置(3.2)与挤压系统(1)的机头(1.2)、机筒(1.3)连结，共同组成加热结构；冷却装置(4)由温度调节器(4.1)和降温装置(4.2)组成，并通过降温装置(4.2)与挤压系统(1)的机头(1.2)、机筒(1.3)、模具(1.1)及其输出端口共同组成冷却结构；所述挤压系统(1)的模具(1.1)是由可自主更换的具有不同成型口的模具组组成。
如图2，按照本发明提供的桌面型3D打印材料成型机控制系统，其特征在于，所述控制系统(5)由总控装置(5.1)、传动控制装置(5.2)、温度控制装置(5.3)、控制面板(5.4)和电源开关(5.5)构成；所述控制系统(5)是通过控制面板(5.4)——总控装置(5.1)——传动控制装置(5.2)与传动系统(2)的驱动控制器(2.2)组成一个完整的传动调控结构；所述控制系统(5)是通过控制面板(5.4)——总控装置(5.1)——温度控制装置(5.3)与加热装置(3)的温度调节器(3.1)和冷却装置(4)的温度调节器(4.1)共同组成一个完整的温度调控结构。
本发明提供的桌面型3D打印材料成型机的工作原理是：①先将桌面型3D打印材料成型机平放在工作台或其它平面物体上，插上电源，打开电源开关；②按照打印材料成型的适宜温度、成型速度、冷却温度等条件在控制面板上设置相应参数；③由料斗加入成型材料；④成型温度满足时，传动系统在控制系统的指令下通过联轴器向挤压系统提供稳定的挤压动力，从而推动熔融状态的成型材料由模具口输出；⑤在成型材料输出的同时，冷却装置可根据输出型材的温度要求对其进行降温，从而完成成型材料的冷却；⑥在整个材料成型过程中，控制系统不断得到传动系统、挤压系统、加热装置和冷却装置的信息反馈，这些反馈信息经总控装置分析处理后又不断通过驱动控制器、温度控制装置进行校正，以确保整个成型过程的平稳推进，从而获得理想的高质量3D打印型材。

Claims (8)

1.一种桌面型3D打印材料成型机，包括挤压系统(1)、传动系统(2)、加热装置(3)、冷却装置(4)和控制系统(5)五个部分，其特征在于，所述挤压系统(1)、传动系统(2)、加热装置(3)、冷却装置(4)共同组成桌面型3D打印材料成型机的主体部分，控制系统(5)通过控制面板(5.4)及其相关的控制装置(5.1 5.2 5.3)与受控系统(1 2 3 4)连接，从而构成完整的桌面型3D打印材料成型机的一体化结构。
2.根据权利要求1所述的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述挤压系统(1)由模具(1.1)、机头(1.2)、机筒(1.3)、螺杆(1.4)和料斗(1.5)构成。
3.根据权利要求1所述的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述传动系统(2)由直流电机(2.1)、驱动控制器(2.2)、变速箱(2.3)和联轴器(2.4)构成，并且通过联轴器(2.4)与挤压系统(1)的螺杆(1.4)连结，共同组成动力输送结构。
4.根据权利要求1所述的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述加热装置(3)由温度调节器(3.1)和升温装置(3.2)组成，并通过升温装置(3.2)与挤压系统(1)的机头(1.2)、机筒(1.3)连结，共同组成加热结构；；冷却装置(4)由温度调节器(4.1)和降温装置(4.2)组成，并通过降温装置(4.2)与挤压系统(1)的机头(1.2)、机筒(1.3)、模具(1.1)及其输出端口共同组成冷却结构。
5.根据权利要求1所述的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述控制系统(5)由总控装置(5.1)、传动控制装置(5.2)、温度控制装置(5.3)、控制面板(5.4)和电源开关(5.5)构成。
6.根据权利要求1和权利要求5所述的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述控制系统(5)是通过控制面板(5.4)——总控装置(5.1)——传动控制装置(5.2)与传动系统(2)的驱动控制器(2.2)组成一个完整的传动调控结构。
7.根据权利要求1和权利要求5所述的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述控制系统(5)是通过控制面板(5.4)——总控装置(5.1)——温度控制装置(5.3)与加热装置(3)的温度调节器(3.1)和冷却装置(4)的温度调节器(4.1)共同组成一个完整的温度调控结构。
8.根据权利要求1所述的桌面型3D打印材料成型机，其特征在于，所述挤压系统(1)的模具(1.1)是由可自主更换的具有不同成型口的模具组组成。
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