CN104191494A - 新型热熔水泥3d打印头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型热熔水泥3D打印头，包括：热料输送装置，其包括：罐体，其为圆柱形腔体，其外部设有隔热材料的外壳夹层，且罐体上端侧面设有进料口，下端设有锥形喷嘴；热料电机，热料电机固定在罐体顶端，通过联轴器与送料蜗杆连接；蜗杆，其一端与电机转轴联轴器联接并用轴承固定在罐体上端，蜗杆上设有螺旋叶片；加热电阻，加热电阻固定在罐体的内外夹层中。还包括冷料输送装置，其包括：冷料仓，冷料仓设有旋转式给料阀门，旋转式给料阀由冷料电机齿轮啮合联接；活塞推料装置，活塞推料装置由凹轮与推送活塞两个部件组成，固定在冷料仓下部，与冷料电机齿轮啮合，实现冷料的活塞式推送至热料进料口。

Description

新型热熔水泥3D打印头

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种新型热熔水泥3D打印头。

 

背景技术

3D打印技术是近几年国内外快速发展的一种快速成型制造技术，具有成型速度快、设备价格便宜、运行和维护成本低、可以个性化创意制作，作为大数据云计算新时代的制造方式，目前已在机械、电子、飞机、生物制造、制药、微型机电、建筑等现代社会的各个工程领域得到广泛应用，展示了广阔的市场前景。但目前3D打印的主要材料为ABS、尼龙等化工材料，而建筑材料水泥等温度高、流动性差，不易成型的3D打印还没有得到应用。

 

发明内容

本发明提供一种能够实现温度高、流动性差等材料的3D打印的新型热熔水泥3D打印头。该打印头由冷料输送装置和热料输送装置两大部件组成。

热料输送装置包括：

罐体，罐体设有夹层且罐体内部呈圆柱形腔体，罐体上端设有进料口，下端设有用于3D打印出料的锥形喷嘴；

热料电机，热料电机固定在罐体顶端，通过联轴器与送料蜗杆连接；

蜗杆，蜗杆采用高强度钢机械加工而成，其一端与电机转轴联轴器联接并用轴承固定在罐体上端，蜗杆上设有螺旋叶片，其外径比罐体内径小0.2毫米；

以及用于加热的加热电阻，加热电阻固定在罐体的夹层中。

进一步的，热料输送装置还包括隔热层，隔热层附于罐体的夹层内，将加热电阻与罐体的外壁隔开。

进一步的，热料输送装置还包括用于检测温度的温度传感器，温度传感器固定在罐体的夹层内。

进一步地，加热电阻呈螺旋状固定在夹层内。

冷料输送装置，冷料输送装置包括：

冷料仓，冷料仓顶端设有送料口，下端侧面设有出料口，出料口与热料输送装置的进料口联接；

用于将物料推送出出料口的推送活塞，推送活塞固定在冷料仓内且位于的出料口处；

以及用于驱动推送活塞运动的驱动件，驱动件固定在冷料仓内，且与推送活塞联接。

进一步地，驱动件包括电机、齿轮和凹轮，电机输出端设有齿轮，电机输出端的齿轮与齿轮啮合联接，齿轮和凹轮通过中心轴固定联接，推送活塞的连接杆插入凹轮8字形内槽，将凹轮360度旋转运动转换成活塞的连续往复运动，实现冷料的圆滑推送。

进一步地，冷料输送装置还包括旋转式给料阀门，旋转式给料阀门固定在冷料仓的送料口处，旋转式给料阀门包括齿轮和阀门叶片，齿轮与电机输出端的齿轮啮合联接，阀门叶片中心轴线与齿轮中心轴线对齐固定。

在其他实施例中，包括控制器，控制器与加热电阻、温度传感器、电机和电机信号联接，控制器获取温度传感器的检测温度信号控制加热电阻加热，且控制电机和电机驱动物料的输送。

本发明的有益效果是：通过分工明确，管理统一的独特性冷热料输送装置，实现热熔水泥等高温、高粘度材料的3D打印，为3D打印技术领域增添了一种新型打印头关键部件。

 

附图说明

图1为本发明热料输送装置的结构示意图；

图2为本发明冷料输送装置的结构示意图；

图3为本发明一种热熔水泥3D打印头的结构示意图。

 

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一： 

本实施例提供一种热熔水泥3D打印头，本热熔水泥3D打印头主要用于水泥的3D打印，也可作为巧克力、奶油蛋糕等高粘度、非常温材料的高精度3D打印使用。

请参考图1，热熔水泥3D打印头包括热料输送装置1。

包括热料输送装置1包括罐体11、电机12、蜗杆13和加热电阻14。

罐体11设有夹层111，即罐体由内外两层壁，中间形成一定间隙，罐体11内部呈圆柱形腔体。如图1所示方向，罐体11的上端设有进料口112，进料口112用于导入事先调配好的打印物料；罐体11的底端呈倒锥形，锥形尖端为喷嘴113，喷嘴开口根据需要设置大小，在特殊需要的情况下，可以设置为毫米单位的开口，用于精确打印。

电机12固定在罐体11的进料口111端的端面上，即图示位置的顶端中间，电机的转轴通过联轴器与蜗杆13连接，驱动蜗杆13输送物料。

蜗杆13的上端与电机12的转轴通过联轴器联接，蜗杆13上设有螺旋叶片，螺旋叶片外径小于罐体11的内径0.2毫米，在电机的驱动下，物料受螺旋叶片的加压，输送到喷嘴113进行3D打印。

加热电阻14固定在罐体的夹层111内，呈螺旋状均匀分布在罐体的夹层111内，实现了对罐体11内物料的均匀加热。

在其他实施例中，罐体11的夹层111内设有隔热层15，隔热层15贴附在夹层111的外层内壁上，将加热电阻14与罐体的外壁隔开，能够防止热流失，提高了加热效果，同时对高温的隔离保护了其他设备和工作人员。

在其他实施例中，罐体11的夹层111内设有温度传感器16，温度传感器16实现了对罐内11内温度的监控，并产生相应的检测温度信号。

在其他实施例中，热熔水泥3D打印头还包括控制器，控制器与加热电阻14和温度传感器16信号联接，所述控制器获取温度传感器15的检测温度信号控制加热电阻14加热，控制和保持加热温度在设定范围值内，同时控制器与电机12信号联接，实现了自动化控制，提高了设备的安全性能。

热料输送装置1的输送流程如下：按比例配制好的热熔水泥（由树脂与水泥混合而成）从进料口112导入，电机12驱动蜗杆13旋转输送热熔水泥至喷嘴113挤出，用于打印，在电机12驱动蜗杆12旋转传送的同时控制器控制加热电阻14对热熔水泥进行加热，使热熔水泥在旋转搅拌的同时溶解。

本实施例提供的一种热熔水泥3D打印头，在热料输送装置1内设有蜗杆13传送打印物料，能够将流动性差的将物料精确挤出用于打印，还设有加热电阻14，实现了物料加热，易于成型。

 

实施例二：

本实施例在上述实施例的基础上增了冷料输送装置2，冷料输送装置2能够方便、准确和有效的给热料输送装置1供给物料，提高了打印的效率。

请参考图2和图3，冷料输送装置包括冷料仓21、推送活塞22和驱动件23。

冷料仓21用于容置冷料，如图2所示方向，冷料仓21的顶端设有送料口211，送料口211呈漏斗型，下端的右侧设有出料口212，出料口212与热料输送装置1的进料口111联接，将冷料输送装置2与热料输送装置1联通，实现物料供给。

推送活塞22包括推送板和推杆，推送板和推杆之间活动连接，推送活塞22固定在冷料仓21内，且位于出料口212处，工作时将物料推送出出料212。

驱动件23包括电机231、齿轮232和凹轮233，电机231固定在冷料仓21外，其输出端伸入冷料仓21内，且输出端固定有输出齿轮2311，电机231通过输出齿轮2311与齿轮232联接，齿轮232和具有独特8字形内凹槽的凹轮233通过中心轴固定联接，两者共同运动，凹轮233与推送活塞22的推杆活动联接，实现推杆快速推送和慢速复位，或慢速推送或快速复位的运动，电机231与控制器信号联接，控制器控制其实现自动供料。

在其他实施例中，冷料仓21的送料口211出设有旋转式给料阀门24，旋转式给料阀门24包括齿轮241和阀门叶片242，齿轮241与电机231输出端的齿轮2311啮合联接，阀门叶片242沿中心轴线等分散开分布，且阀门叶片242中心轴线与齿轮241中心轴线对齐固定，本实施例优选的阀门叶片242为4片，旋转式阀门设计，循环导入物料，提高了供料的效率。

冷料输送装置1的输送流程如下：按比例配制好的热熔水泥（由树脂与水泥混合而成）从送料口211导入，经过旋转式送料阀门24进入冷料仓21，电机23通过齿轮驱动推送活塞22将物料推送出出料口212，通过出料口212导入热料输送装置1中。

本实施例增加了冷料输送装置2，冷料输送装置2内设有旋转式阀门24和活塞推送机构，通过电机旋转驱动转化成阀门的间歇性旋转供料和活塞间歇性的推送物料，具有更高的连续性，提高了供料效率。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。 

Claims (8)

1.一种新型热熔水泥3D打印头, 其特征在于，包括热料输送装置（1），所述热料输送装置（1）包括：

罐体（11），所述罐体（11）设有夹层（111）且罐体（11）内部呈圆柱形腔体，所述罐体（11）上端侧面设有进料口（112），下端设有用于3D打印出料的锥形喷嘴（113）；

热料电机（12），所述电机（12）固定在所述罐体（11）顶端，所述电机（12）的转轴由联轴器与蜗杆连接；

蜗杆（13），所述蜗杆（13）一端与所述电机（12）的转轴联接固定在罐体（11）内，所述蜗杆（13）上设有螺旋叶片，且螺旋叶片的外径小于罐体（11）圆柱形腔体内径0.2毫米；

以及用于加热的加热电阻（14），所述加热电阻（14）固定在所述罐体（11）的夹层（111）中。

2.如权利要求1所述的新型热熔水泥3D打印头，其特征在于，所述热料输送装置（1）还包括隔热层（15），所述隔热层（15）附于罐体（11）的夹层（111）内，将加热电阻（14）与罐体（11）的外壁隔开。

3.如权利要求1所述的新型热熔水泥3D打印头，其特征在于，所述热料输送装置（1）还包括用于检测温度的温度传感器（16），所述温度传感器（16）固定在罐体（11）的夹层（111）内。

4.如权利要求1所述的新型热熔水泥3D打印头，其特征在于，所述加热电阻呈螺旋状固定在夹层内。

5.如权利要求1至4中任一项所述的新型热熔水泥3D打印头，其特征在于，还包括冷料输送装置（2），所述冷料输送装置（2）包括：

冷料仓（21），所述冷料仓（21）顶端设有送料口（211），下端侧面设有出料口（212），所述出料口（212）与热料输送装置（1）的进料口（111）联接；

用于将物料推送出出料口（212）的推送活塞（22），所述推送活塞（22）固定在所述冷料仓（21）内且位于的出料口（212）处；

以及用于驱动所述推送活塞（22）运动的驱动件（23），所述驱动件（23）固定在所述冷料仓（21）内，且与推送活塞（22）联接。

6.如权利要求5所述的新型热熔水泥3D打印头，其特征在于，所述驱动件（23）包括电机（231）、齿轮（232）和凹轮（233），所述电机（231）输出端设有齿轮（2311），电机（231）输出端的齿轮（2311）与齿轮（232）啮合联接，齿轮（232）和凹轮（233）通过中心轴固定联接，所述推送活塞（22）与凹轮（233）活动联接，所述凹轮（233）具有8字形的内槽，推送活塞（22）的连接杆插入内槽中，可将凹轮（233）360度旋转运动转换成活塞的连续往复运动，实现冷料的圆滑推送。

7.如权利要求6所述的新型热熔水泥3D打印头，其特征在于，所述冷料输送装置（2）还包括旋转式给料阀门（24），所述旋转式给料阀门（24）固定在所述冷料仓（21）的送料口（211）处，所述旋转式给料阀门（24）包括齿轮（241）和阀门叶片（242），所述齿轮（241）与电机（231）输出端的齿轮（231）啮合联接，所述阀门叶片（242）中心轴线与齿轮（241）中心轴线对齐固定。

8.如权利要求7所述的新型热熔水泥3D打印头，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与加热电阻（14）、温度传感器（15）、电机（12）和电机（231）信号联接，所述控制器获取温度传感器（15）的检测温度信号控制加热电阻（14）加热，且控制电机（12）和电机（231）驱动物料的输送。