CN108770900A - 一种膨化三维打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膨化三维打印机，包括主轴、定刀组、动刀组、机架以及设在机架上的主电机、减速器、膨化筒和三维移动堆叠台，所述膨化筒的顶部设有进料斗，所述动刀组是由多个动刀构成，多个动刀设在主轴的表面且沿着螺旋线的方向间隔分布，所述出料端设有打印头，所述三维移动堆叠台设在打印头的下方，并由三轴机械手带动。打印时，由于使打印头不动，而使三维移动堆叠台移动，所以传动机构及电机不再跟随打印头一起移动，只要用很小的动力就能带动三维移动堆叠台，不仅节省了能源，具有节能环保的特点，使打印头移位更加精准，大大提高了对产品的打印精度。

Description

一种膨化三维打印机

技术领域

本发明涉及一种三维打印机，具体是一种膨化三维打印机。

背景技术

3D打印机又称三维打印机（3DP），是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层一层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层一层造出来。3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成的，打印原理是一样的。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后再进行打印输出。

在食品生产领域，很少用面粉、谷物等食品料来进行食品加工，尤其是，现有的三维打印机的打印头不具有膨化食品料的功能，不能从打印头排出膨化料，所以3D打印机也就不能打印出膨化食品。

另外，现有的3D打印机中，对于推杆旋转挤料式打印头，一般以电机为动力，当升降机构带动打印头升降时，传动机构以及电机会跟随其一起移动，这种工作模式存在以下缺陷：一是需要很大的动力去带动，这样会浪费能源，存在不节能的缺陷；二是因体重大，有一定惯性，移动时会存在位移精度不够，从而影响了产品的打印质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种能打印出膨化料、节省能源的膨化三维打印机。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种膨化三维打印机，包括主轴、定刀组、动刀组、机架以及设在机架上的主电机、减速器、膨化筒和三维移动堆叠台，所述膨化筒的顶部设有进料斗，所述动刀组是由多个动刀构成，多个动刀设在主轴的表面且沿着螺旋线的方向间隔分布，所述主轴设在膨化筒中，定刀组由多个定刀构成，多个定刀设在膨化筒的内表面且与动刀组中的多个动刀相交错，所述主电机通过减速器带动主轴转动，动刀组随主轴一起转动，动刀组与定刀组相配合对橡胶混合料挤压、搅拌，并由动刀组将橡胶混合料推向膨化筒的出料端，所述出料端设有打印头，所述三维移动堆叠台设在打印头的下方，并由三轴机械手带动。

进一步地，所述膨化筒内设有温度传感器。

进一步地，所述膨化筒内设有压力传感器。

进一步地，所述膨化筒的内径由进料端到出料端逐渐变小，逐渐增大对食品料的挤压力度。

进一步地，所述三轴机械手是由X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机为动力，采用丝杠和滑块的传动结构。所以可以对三维移动堆叠台的位移实现精确控制。

本发明的有益效果：由于采用上述的结构形式，从而能很快地打印出膨化料，为3D打印机打印出膨化食品及膨化产品奠定了基础；打印时，由于使打印头不动，而使三维移动堆叠台移动，所以传动机构及电机不再跟随打印头一起移动，只要用很小的动力就能带动三维移动堆叠台，不仅节省了能源，具有节能环保的特点，使打印头移位更加精准，大大提高了对产品的打印精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的结构示意图。

图中：1、机架；2、主电机；3、减速器；4、膨化筒；5、主轴；6、定刀组；7、动刀组；8、进料斗；9、打印头；10、三维移动堆叠台；11、三轴机械手。

具体实施方式

如图1所示，一种膨化三维打印机，包括主轴5、定刀组6、动刀组7、机架1以及设在机架1上的主电机2、减速器3、膨化筒4和三维移动堆叠台10，所述膨化筒4的顶部设有进料斗8，所述动刀组7是由多个动刀构成，多个动刀设在主轴5的表面且沿着螺旋线的方向间隔分布，所述主轴5设在膨化筒4中，定刀组6由多个定刀构成，多个定刀设在膨化筒4的内表面且与动刀组7中的多个动刀相交错，所述主电机2通过减速器3带动主轴5转动，动刀组7随主轴5一起转动，动刀组7与定刀组6相配合对橡胶混合料挤压、搅拌，并由动刀组7将橡胶混合料推向膨化筒4的出料端，所述出料端设有打印头9，所述三维移动堆叠台10设在打印头9的下方，采用三维打印时，打印头不动，是通过移动三维移动堆叠台10，实现打印的功能，所述三维移动堆叠台10由三轴机械手11带动，三轴机械手11采用电机丝杠传动的方式。

所述膨化筒4的内径由进料端到出料端逐渐变小，逐渐增大对食品料的挤压力度，以提高膨化效果。所述三轴机械手是由X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机为动力，采用丝杠和滑块的传动结构。所以可以对三维移动堆叠台的位移实现精确控制。

所述膨化筒4内设有温度传感器12和压力传感器13。

工作原理：食品膨化3D打印机对设计好的产品模型进行一层一层的打印，由于打印头不动，打印一层，三维移动堆叠台就向下移动一层的距离，最后堆积出成品。当开始打印时，以电机为动力带动主轴旋转，物料在膨化筒中向前推进，物料在定刀和动刀的强烈搅拌、混合、剪切下，物料温度升高，开始熔融胶化，挤压空间进一步变小，物料进一步升温升压，使原料淀粉充分糊化，物料中的脂肪、蛋白质发生改变，当物料从出料嘴中瞬间被挤出时，压力迅速释放，体积迅速膨胀，水分从物料中迅速散失，料内部形成无数微孔结构，形成糊状膨化料，温度传感器和压力传感器具体设在膨化筒的出料端，温度传感器和压力传感器分别将打印料筒内的温度数据信息和压力数据信息传送给控制器，所述控制器将控制指令传送给变频器，变频器通过控制所述电机来调节螺旋轴的转速，当打印头长时间的工作，温度过高时，则降低螺旋轴的转速。

本机当然还包括控制组件，但由于是对机械部分的改进，对控制组件不再展开描述了！

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种膨化三维打印机，其特征在于：包括主轴、定刀组、动刀组、机架以及设在机架上的主电机、减速器、膨化筒和三维移动堆叠台，所述膨化筒的顶部设有进料斗，所述动刀组是由多个动刀构成，多个动刀设在主轴的表面且沿着螺旋线的方向间隔分布，所述主轴设在膨化筒中，定刀组由多个定刀构成，多个定刀设在膨化筒的内表面且与动刀组中的多个动刀相交错，所述主电机通过减速器带动主轴转动，动刀组随主轴一起转动，动刀组与定刀组相配合对橡胶混合料挤压、搅拌，并由动刀组将橡胶混合料推向膨化筒的出料端，所述出料端设有打印头，所述三维移动堆叠台设在打印头的下方，并由三轴机械手带动。

2.根据权利要求1所述的膨化三维打印机，其特征在于：所述膨化筒内设有温度传感器。

3.根据权利要求1所述的膨化三维打印机，其特征在于：所述膨化筒内设有压力传感器。

4.根据权利要求1所述的膨化三维打印机，其特征在于：所述膨化筒的内径由进料端到出料端逐渐变小。

5.根据权利要求1所述的膨化三维打印机，其特征在于：所述三轴机械手是由X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机为动力，采用丝杠和滑块的传动结构。