CN107627608A - 一种fdm打印废料的回收再生装置 - Google Patents

一种fdm打印废料的回收再生装置 Download PDF

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靳泽聪
杨继宁
杨光明
马睿
黄部东
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Abstract

本发明涉及FDM打印物再生收技术领域内一种FDM打印废料的回收再生装置,包括破碎装置、融化挤出装置、造粒装置和集料箱;所述破碎装置包括料斗、所述料斗内与落料垂直的方向设有加热丝网,所述加热丝网下方的料斗底部设有出料口一,所述出料口一与融化挤出装置的进料口连接,所述物料流在重力作用下经加热丝网时,物料与丝网的接触部位快速熔化并被切断自网格下落,经出料口落入融化挤出装置的进料口。本发明的装置将FDM打印设备在打印和精加工过程中的废料进行回收、破碎、重新熔化、制粒,得到全新的打印原材料,避免材料的大量浪费,降低成本。

Description

一种FDM打印废料的回收再生装置
技术领域
本发明涉及FDM打印物再生收技术领域,特别涉及一种FDM打印废料的回收再生装置。
背景技术
随着人们对装备制造领域的不断探索及创新,3D打印增材制造在各制造领域受到广泛关注及推广应用,其中FDM 3D打印技术是增材制造的主要方式之一。
目前,FDM打印技术在工业生产,医疗卫生等行业得到了很快的发展,在不同的领域,其应用也有一定的差别。在工业生产中,主要成型较大的零部件,目前主要存在以下问题:(1)FDM成型的原材料主要为热塑性材料,材料成本较高;(2)工业应用的零部件体积规格较大,为提高成型效率,进行快速打印时会造成成型后的零部件精度较差,需要进行再次加工,且加工切削量较大;(3)新的零部件开始打印前,需要将打印头部的料挤出,保证加工件的物料性能状态,浪费一定的物料;(4)打印过程中,因为设计或打印过程中的翘边等原因造成打印失败,也造成很多的材料浪费;(5)有些零部件需要打印支撑结构,而利用打印零部件的材料打印支撑结构也将浪费很多原材料,增加成本;(6)现有的打印材料主要为热塑性材料,如PLA、ABS等,大量的打印产品使用后报废,若是得不到有效的回收再利用,将对环境造成一定的污染。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题,提供一种FDM打印废料的回收再生装置,实现将FDM打印设备在打印和精加工过程中的废料进行回收、破碎、重新熔化制粒,得到全新的打印原材料,避免材料的大量浪费,降低成本。
本发明的目的是这样实现的,一种FDM打印废料的回收再生装置,包括破碎装置、融化挤出装置、造粒装置和集料箱;所述破碎装置包括料斗、所述料斗内与落料垂直的方向设有加热丝网,所述加热丝网下方的料斗底部设有出料口一,所述出料口一与融化挤出装置的进料口连接,所述物料流在重力作用下经加热丝网时,物料与丝网的接触部位快速熔化并被切断自网格下落,经出料口落入融化挤出装置的进料口。
本发明的FDM打印废料的回收再生装置,物料先通过破碎装置经过加热丝网的初步破碎,在重力作用下从出料口一落入融化挤出装置,经加热后熔化混合的物料从挤出头挤出线装物料,通过造粒装置造粒后汇入集料箱,通过上述回收再生过程,可将FDM打印过程各工序收集的废料重新再生为全新的打印原料。本发明的破碎装置中,料斗上部的敞开设计,可以将各种形状和尺寸的废料投入其中,通过加热丝网进行熔化切碎,切碎后的物料在重力作用下落入融化挤出装置,特别适合大体积废料的切碎。
为保证加热丝网的强度和寿命,所述加热丝网的各单股加热丝包括芯部的加热丝芯和加热丝芯外周包裹的钢管套,各加热丝芯经串并联后与温控器和电源连接。
为便于实现物料的熔化挤出,所述融化挤出装置包括挤出套筒,所述挤出套筒的两端分别设有进料口二和挤出端,所述挤出端设有挤出头,挤出套筒内设有挤出螺杆,所述挤出套筒外周设有加热装置,所述挤出螺杆一端与挤出套筒转动支撑连接,所述挤出螺杆另一端对应的挤出套筒壁上固定设有顶杆,所述顶杆与挤出螺杆同轴设置,所述顶杆与挤出螺杆接触的端部滚动接触配合。
为保证挤出螺杆传动的刚性和稳定性,所述顶杆与挤出螺杆接触的端部设有球面凹坑,所述球面凹坑内设有一圈滚珠,所述挤出螺杆对应的端部配合设有凸出的球面,所述凸出的球面与滚珠滚动配合。
为便于将物料呈线性挤出,所述挤出头的端面上均匀有若干挤出孔,所述挤出头出料方向的外侧设有风冷喷头,以便于对挤出的线性物料进行及时冷却。
为便于顶杆的固定和锁紧,所述顶杆与挤出套筒螺纹密封连接,并且顶杆外端设有螺帽,所述螺帽上设有用于锁固顶杆与挤出套筒的销钉。
为方便对挤出的线性物粒进行切割造粒,所述造粒装置包括料筒,所述料筒水平安装于支架上,所述料筒上侧的筒壁等间距设有若干矩形进料槽,料筒下侧的筒壁上对应设有矩形出料口,所述矩形进料槽上方与挤出头的出料方向对应,所述料筒内设有转动的切刀,所述切刀包括转动支撑在料筒上的刀轴,所述刀轴外周均布有数道刀齿,所述刀轴转动时刀齿的切割方向与刀齿所在刀轴的切线方向一致;所述集料箱设置在矩形出料口的下方。本发明的造粒装置,从挤出头挤出的线性物料向下挤出输送过程中,逐渐送入各矩形进料槽内,被料筒内转动的切刀切割为粒状物料沿料筒的内壁下落经出料口进入集料箱。料筒上方设置的多个等间距布排矩形进料槽可以对输入的物料在切割过程中有一定的限位作用,防止切割力造成线性物料偏移。多个等间距排布的矩形进料槽,在线性物料向下输送过程中,逐步导入对应的各矩形进料槽内。
为保证挤出的线性物料顺利导入各矩形进料槽,所述挤出头的出料口垂直向下设置使出料方向垂直向下进入造粒装置的各矩形进料槽。
为保证挤出料均能输入料筒内,所述料筒布置矩形进料槽的径向宽度大于挤出头的直径。
附图说明
图1为本发明的FDM打印废料的回收再生装置的结构示意图。
图2为破碎装置的示意图。
图3为融化挤出装置的示意图。
图4为顶杆的示意图。
图5为挤出头的端面示意图。
图6为造粒装置的示意图。
图7为料筒的示意图。
图8为切刀的示意图。
图9为切刀的截面图。
其中,1 破碎装置;101料斗;102加热丝网;2融化挤出装置;201挤出头;202挤出螺杆;201A挤出孔;203挤出套筒;204加热装置;205顶杆;205A凹坑;205B滚珠;205C螺帽;3风冷喷头;4造粒装置;401料筒;401A矩形进料槽;401B矩形出料口;402切刀;402A刀轴;402B刀齿;5集料箱;6支架一;7支架二。
具体实施方式
如图1—图9所示,为本发明的FDM打印废料的回收再生装置,包括破碎装置1、融化挤出装置2、造粒装置4和集料箱5。其中,破碎装置1包括料斗101、料斗101内与落料垂直的方向设有加热丝网102,加热丝网102下方的料斗底部设有出料口一,出料口一与融化挤出装置的进料口连接。为保证加热丝网102的强度和寿命,加热丝网102的各单股加热丝包括芯部的加热丝芯和加热丝芯外周包裹的钢管套,各加热丝芯经串并联后与温控器和电源连接,通电后使加热丝网升温至略高物料熔化的温度。物料在重力作用下经加热丝网时,与丝网的接触部位快速熔化并被切断自网格间下落,经出料口落入融化挤出装置的进料口。
为便于实现物料的熔化挤出,融化挤出装置包括安装在支架一6上的挤出套筒203,挤出套筒203的两端分别设有进料口二和挤出端,破碎装置的料斗出料口部支撑安装在挤出套筒203进料口二上方,挤出套筒203的挤出端设有挤出头201,挤出套筒203内设有挤出螺杆202,挤出套筒203外周设有加热装置204,挤出螺杆202一端与挤出套筒203转动支撑连接,挤出螺杆202另一端对应的挤出套筒23壁上固定设有顶杆205,该顶杆205与挤出螺杆202同轴设置,顶杆205与挤出螺杆202接触的端部滚动接触配合。为保证挤出螺杆202传动的刚性和稳定性,顶杆205与挤出螺杆202接触的端部设有球面凹坑205A,球面凹坑205A内设有一圈滚珠205B,挤出螺杆202对应的端部配合设有凸出的球面,凸出的球面与滚珠205滚动配合。另外,本发明的挤出螺杆为变径变螺距结构,物料入口处螺杆直径小,螺距大,螺杆槽深度小,便于物料进入螺杆与机筒间,出料口处螺杆直径大,螺距小,螺杆槽深,给熔化的物料提供足够的压力,保证挤出头处挤出的物料均匀,紧实。
为便于将物料呈线性挤出,挤出头201的端面上均匀有若干挤出孔201A,挤出头201出料方向的外侧设有风冷喷头3,以便于对挤出的线性物料进行及时冷却。
为便于顶杆205的固定和锁紧,顶杆205与挤出套筒203螺纹密封连接,并且顶杆205外端设有螺帽205C,螺帽205C上设有用于锁固顶杆205与挤出套筒203的销钉。
为方便对挤出的线性物粒进行切割造粒,造粒装置4包括料筒401,料筒401水平安装于支架二6上,料筒401上侧的筒壁等间距设有若干矩形进料槽401A,料筒401下侧的筒壁上对应设有矩形出料口401B,矩形进料槽401A上方与挤出头201的出料方向对应,料筒401内设有转动的切刀402,切刀402包括转动支撑在料筒401上的刀轴402A,刀轴402A外周均布有数道刀齿402B,刀轴402A转动时刀齿402B的切割方向与刀齿所在刀轴的切线方向一致;集料箱5设置在矩形出料口401B的下方。本发明的造粒装置,从挤出头挤出的线性物料向下挤出输送过程中,逐渐送入各矩形进料槽401A内,被料筒401内转动的切刀402切割为粒状物料沿料筒401的内壁下落经矩形出料口401B进入集料箱5中。料筒上方设置的多个等间距布排矩形进料槽401A可以对输入的物料在切割过程中有一定的限位作用,防止切割力造成线性物料偏移。多个等间距排布的矩形进料槽401A,在线性物料向下输送过程中,逐步导入对应的各矩形进料槽内。
为保证挤出的线性物料顺利导入各矩形进料槽401A,挤出头201的出料方向垂直向下设置使出料方向垂直向下进入造粒装置的各矩形进料槽401A中。为保证挤出料均能输入料筒内,料筒401布置矩形进料槽401A的径向宽度大于挤出头201的直径。
本发明的FDM打印废料的回收再生装置,物料先通过破碎装置1经过加热丝网102的初步破碎,在重力作用下从出料口一落入融化挤出装置2,经加热后熔化混合的物料从挤出头挤出线装物料,通过造粒装置4造粒后汇入集料箱5,通过上述回收再生过程,可将FDM打印过程各工序收集的废料重新再生为全新的打印原料。本发明的破碎装置中,料斗上部的敞开设计,可以将各种形状和尺寸的废料投入其中,通过加热丝网进行熔化切碎,切碎后的物料在重力作用下落入融化挤出装置,特别适合大体积废料的切碎。

Claims (9)

1.一种FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,包括破碎装置、融化挤出装置、造粒装置和集料箱;所述破碎装置包括料斗、所述料斗内与落料垂直的方向设有加热丝网,所述加热丝网下方的料斗底部设有出料口一,所述出料口一与融化挤出装置的进料口连接,所述物料流在重力作用下经加热丝网时,物料与丝网的接触部位快速熔化并被切断自网格下落,经出料口落入融化挤出装置的进料口。
2.根据权利要求1所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,所述加热丝网的各单股加热丝包括芯部的加热丝芯和加热丝芯外周包裹的钢管套,各加热丝芯经串并联后与温控器和电源连接。
3.根据权利要求1所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,所述融化挤出装置包括挤出套筒,所述挤出套筒的两端分别设有进料口二和挤出端,所述挤出端设有挤出头,挤出套筒内设有挤出螺杆,所述挤出套筒外周设有加热装置,所述挤出螺杆一端与挤出套筒转动支撑连接,所述挤出螺杆另一端对应的挤出套筒壁上固定设有顶杆,所述顶杆与挤出螺杆同轴设置,所述顶杆与挤出螺杆接触的端部滚动接触配合。
4.根据权利要求3所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,所述顶杆与挤出螺杆接触的端部设有球面凹坑,所述球面凹坑内设有一圈滚珠,所述挤出螺杆对应的端部配合设有凸出的球面,所述凸出的球面与滚珠滚动配合。
5.根据权利要求3所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,所述挤出头的端面上均匀有若干挤出孔,所述挤出头出料方向的外侧设有风冷喷头。
6.根据权利要求5所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,所述顶杆与挤出套筒螺纹密封连接,并且顶杆外端设有螺帽,所述螺帽上设有用于锁固顶杆与挤出套筒的销钉。
7.根据权利要求1所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,所述造粒装置包括料筒,所述料筒水平安装于支架上,所述料筒上侧的筒壁等间距设有若干矩形进料槽,料筒下侧的筒壁上对应设有矩形出料口,所述矩形进料槽上方与挤出头的出料方向对应,所述料筒内设有转动的切刀,所述切刀包括转动支撑在料筒上的刀轴,所述刀轴外周均布有数道刀齿,所述刀轴转动时刀齿的切割方向与刀齿所在刀轴的切线方向一致;所述集料箱设置在矩形出料口的下方。
8.根据权利要求7所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于,所述挤出头的出料方向垂直向下设置使出料方向垂直向下进入造粒装置的各矩形进料槽。
9.根据权利要求7所述的FDM打印废料的回收再生装置,其特征在于, 所述料筒布置矩形进料槽的径向宽度大于挤出头的直径。
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