CN109366999B - 一种物料搅拌和挤出同时进行的3d打印喷头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置，包括电机、气缸、转筒、设置于转筒中心轴线的上传动轴和下传动轴，电机驱动上传动轴与外部的转筒反向转动，上传动轴上安装有搅拌叶片，实现转筒内物料的搅拌；气缸驱动上传动轴上下移动，实现上传动轴和下传动轴的断开与连接，上传动轴向下移动时，与下传动轴连接并驱动其同向转动，下传动轴上的挤出叶片与外部转筒反向转动，实现物料挤出。本发明的3D打印喷头装置，实现打印物料搅拌和挤出同步进行，无需管道输送，大大减少缓凝剂的使用量或无需使用缓凝剂，并可实现连续快速打印，大大提高了打印效率。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印喷头装置，尤其涉及一种可实现物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置，属于3D打印技术领域。
背景技术
3D打印技术在上世纪90年代被提出，现已成为一种新兴制造科技而高速发展。3D打印技术已经快速渗透到医学、航空航天、汽车工业、文化娱乐、食品加工、模型制作等领域。目前，传统的混凝土3D打印，采用的是搅拌后的混凝土湿料，通过管道经压力泵送到3D打印机的打印头，再经过打印头设置挤出装置挤出实现打印过程。
传统3D打印设备中混凝土的搅拌与挤出需要管道输送，因此打印材料往往需要较长的凝结时间，配料时需要添加缓凝剂；打印的混凝土材料也不宜过度粘稠，导致层间结合强度不高；此外，每次打印前需事先计算用量，无法实现持续打印。打印结束，清理泵送管道与接收器工作量大。同时，打印的产品由于多层累积，表面粗糙度较大。由于输送管道的存在，迫使拌合物在设计过程中凝结时间延长，3D打印快速制造的优势无法真正发挥出来。
综上，如果实现在打印装置内部物料混合、搅拌并挤出成型，即可避免或减少使用缓凝剂，减少3D打印时物料的凝结时间，实现持续打印。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中3D打印装置存在的物料拌和、输送到成型存在的时间长，需要使用大量缓凝剂，以及造成的3D打印无法持续、速度慢、输送物料管道难以清洁的问题，提出一种物料搅拌和挤出可同时进行的3D打印喷头装置，在打印喷头装置内部实现物料拌和，并可实时实现拌和物料的挤出，无需管道输送，只需少量或无需缓凝剂，并可实现持续打印，管道专管专用，并可模块化设置，方便清洗。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置，包括电机、气缸、转筒、设置于转筒中心轴线的上传动轴和下传动轴，电机通过传动齿轮组驱动上传动轴转动，上传动轴通过行星齿轮组驱动外部的转筒与其反向转动；转筒内容纳干料和液料，上传动轴上安装有搅拌叶片，实现转筒内干料和液料的搅拌；所述气缸驱动上传动轴上下移动，实现上传动轴和下传动轴的断开与连接，上传动轴向下移动时，上传动轴与下传动轴连接并驱动其同向转动，使固定于下传动轴上的挤出叶片与转筒反向转动，实现搅拌后物料的挤出，上传动轴向上移动时，上传动轴与下传动轴断开连接，挤出叶片停止与转筒的反向转动，使物料停止挤出。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，本领域技术人员应当了解的是，现有技术中有多种方式可以实现上传动轴下移时与下传动轴的固定连接，作为优选的具体实施方式之一，所述上传动轴底端设置上段联轴器，所述下传动轴顶端设置下段联轴器，上传动轴上下移动时，二者通过联轴器互相连接和断开。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述下传动轴通过连杆连接于转筒底端内壁上，与上传动轴断开时，随转筒同向转动。此时，固定于下传动轴上的挤出叶片也与转筒同向转动，不会将物料挤出，可将物料封堵在转筒内，实现其充分搅拌混合。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述行星齿轮置于一个U型隔板内，隔板底盘上设置若干贯穿孔用于物料的通过。U型隔板可将位于上方的传动齿轮及行星齿轮与通过的物料隔开，防止污染传动装置和影响传动效果。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述转筒上方还设置挡料板，挡料板上与隔板的贯穿孔相匹配的相应位置设置干料进口及液料进口，与转筒内部相通。挡料板可防止转筒内的物料上溅污染传动装置和影响传动效果。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述挡料板上的液料进口设置强流与缓流的接口。便于在打印工作完成后，清洗液接入强流接口进行清洗工作。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述3D打印喷头装置的顶部还设置有均料装置，用于干料的混合，均料装置底端的物料出口穿过隔板的贯穿孔止于挡料板上的干料进口。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述转筒底端安装可更换的抹刀嘴。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述转筒的中段为可视化的设置。可视化的设置便于随时观察转筒内物料的搅拌情况，作为具体的实施方式之一，所述转筒的中段设置为透明转筒。
进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述装置还包括液料进料管道，其为模块化部件，可拆卸地安装于所述装置的任何位置，管道末端穿过隔板的贯穿孔与挡料板的液料进口连接。模块化的设置方式使管路拆卸方便，容易清洗。
本发明的3D打印喷头装置与现有技术相比较具有以下优点：
1)采用干料直接输入，再加液料搅拌，实时挤出物料，实现物料搅拌与挤出同步进行，大大减少缓凝剂的使用量或无需使用缓凝剂，并可实现连续快速打印，大大提高了打印效率。
2)管路无需输送混合湿料，干料和液料输送管路分开，专管专用，清洗工作量小。
3)传动装置与物料输送、搅拌部件隔离，避免了使用过程中被物料污染。
4)出口设置抹刀嘴并可更换多种规格，其与筒壁同向旋转，可与打印软件结合，实现抹削成型侧壁，提高侧壁光整程度。
5)模块化设置各组件，组装拆卸方便，且便于清洁。
附图说明
图1为实施例1的3D打印喷头装置；
图2为实施例1中U型隔板内行星齿轮组及各物料进口结构的俯视图。
其中100.电机，200.气缸，300.转筒，400.上传动轴，500.下传动轴，600.均料装置，700.抹刀嘴，800.支撑架，201.气缸联轴器，301.上端转筒，302.显示转筒，303.底端转筒，401.传动齿轮组，402.行星齿轮组，403.U型隔板，404.挡料板，405.搅拌叶片，406.上段连轴器，501.下段联轴器，502.挤出叶片，503.连杆，4041.干料进口，4042.液料进口Ⅰ，4043.液料进口Ⅱ，4021.驱动行星轮，4022.从动行星轮组，4023.行星齿轮齿轮套，
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种3D打印喷头装置，如图1和图2所示，包括电机100、气缸200、转筒300、设置于转筒中心轴线的上传动轴400和下传动轴500、均料装置600、抹刀嘴700和支撑架800；
电机100通过传动齿轮组401驱动上传动轴400逆时针转动，上传动轴400带动行星齿轮组402的驱动行星轮4021同向逆时针转动，进一步驱动从动行星轮组4022顺时针转动，行星齿轮齿轮套4023顺时针转动，驱动外部的转筒300顺时针转动；转筒300内容纳干料和液料，转筒300从上至下分为上端转筒301、显示转筒302和底端转筒303，其中显示转筒302为透明可视，便于观察内部物料拌和状态；下传动轴500通过连杆503连接于底端转筒303的内壁上；上传动轴400上安装有搅拌叶片405，转筒300和上传动轴400反向转动，搅拌叶片405实现对转筒300内物料的搅拌；
所述气缸200通过气缸联轴器201连接上传动轴400并驱动其上下移动，当上传动轴400向下移动时，固定于上传动轴400底端的上段连轴器406与固定于下传动轴500顶端的下段联轴器501连接，上传动轴400驱动下传动轴500逆时针转动，实现固定于下传动轴500上的挤出叶片502与转筒300的反向转动，从而使转筒300内搅拌后的物料从固定于转筒300底端的抹刀嘴700挤出，上传动轴400向上移动时，与下传动轴500断开连接，挤出叶片502停止与转筒300的反向转动，使物料停止挤出，封堵在转筒300内，实现充分搅拌。
在上述3D打印喷头装置中，所述行星齿轮组402置于U型隔板403内，挡料板404设置于转筒上方，与U型隔板底盘平行，U型隔板底盘上和挡料板404上设置三个贯穿口，使物料通过，进入转筒300内；如图2，其中干料进口4041连接设置于装置顶部的均料装置600的物料出口，液料进口Ⅰ4042和液料进口Ⅱ4043实现液体进料。所述液体进料管道模块化地安装于电机100下部的支撑架800上。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置，其特征在于，所述装置包括电机、气缸、转筒、设置于转筒中心轴线的上传动轴和下传动轴，电机通过传动齿轮组驱动上传动轴转动，上传动轴通过行星齿轮组驱动外部的转筒与其反向转动；转筒内容纳干料和液料，上传动轴上安装有搅拌叶片，实现转筒内干料和液料的搅拌；所述气缸驱动上传动轴上下移动，实现上传动轴和下传动轴的断开与连接，上传动轴向下移动时，上传动轴与下传动轴连接并驱动其同向转动，使固定于下传动轴上的挤出叶片与转筒反向转动，实现搅拌后物料的挤出，上传动轴向上移动时，上传动轴与下传动轴断开连接，挤出叶片停止与转筒的反向转动，使物料停止挤出；
所述下传动轴通过连杆连接于转筒底端内壁上，与上传动轴断开时，随转筒同向转动。
2.根据权利要求1所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述上传动轴底端设置上段联轴器，所述下传动轴顶端设置下段联轴器，二者通过联轴器互相连接和断开。
3.根据权利要求1所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述行星齿轮置于一个U型隔板内，隔板底盘上设置若干贯穿孔用于物料的通过。
4.根据权利要求3所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述转筒上方还设置挡料板，挡料板上与隔板的贯穿孔相匹配的相应位置设置干料进口及液料进口，与转筒内部相通。
5.根据权利要求4所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述挡料板上的液料进口设置强流与缓流的接口。
6.根据权利要求4所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述3D打印喷头装置的顶部还设置有均料装置，用于干料的混合，均料装置底端的物料出口穿过隔板的贯穿孔止于挡料板上的干料进口。
7.根据权利要求1所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述转筒底端安装可更换的抹刀嘴。
8.根据权利要求1所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述转筒的中段为可视化的设置。
9.根据权利要求4所述的3D打印喷头装置，其特征在于，所述装置还包括液料进料管道，其为模块化部件，可拆卸地安装于所述喷头装置的任何位置，管道末端穿过隔板的贯穿孔与挡料板的液料进口连接。
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