CN109531953A - 一种3d打印机的线材生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印机的线材生成装置，包括外壳、多功能轴、汇流环、第一电机、喷嘴、冷却装置和收卷装置。该装置可灵活地将三原色的线材混合生成颜色均匀的目标色的线材成品，具有结构简易、操作使用方便的特点，应用前景广泛。

Description

一种3D打印机的线材生成装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印机的线材生成装置。

背景技术

3D打印技术是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。3D打印机也称三维打印机。目前，国际现有的3D打印机一般为工业级的单色打印机，国内在现有技术中3D彩色打印机尚属空白，主要存在下列问题：不能打印多程度的彩色产品。传统的3D打印机通过加热融化线材，再经过重新塑形形成产品，故而产品的颜色与线材颜色一致，也就是说，所打印的产品颜色取决于线材的颜色，使得打印产品的颜色较为单一。若需要打印多种颜色，就需采购多种颜色的线材，使得打印成本较高。

传统的3D打印机只有一个喷头，当打印产品需要用到多种颜色时，必须多次更改打印喷头所连接的线材存储装置，这种工作方式，延长了工作时间，使得产品的生产效率下降。同时，需采购多种颜色的线材，使得打印成本较高。

中国发明专利《一种快速型彩色三维打印机》(公开号：104249456A；公开日：2014年12月31日)中公开了一种快速型彩色三维打印机置，该装置包括N个打印喷头、N个储料箱、N个连接管、N个抽吸泵。N个储料箱中至少包括一个基料储料箱，其余为彩料储料箱，基料储料箱用于存储基料，彩料储料箱用于存储彩色打印料；N个打印喷头分别通过N个连接管连接N个储料箱，N个抽吸泵分别安装在N个连接管上。其中，N为不小于2的整数。由此可知，打印喷头与储料箱一一对应，不同打印喷头打印出的颜色不同。使用该装置打印的产品的颜色越多，需要的印喷头、储料箱、连接管以及抽吸泵的个数也就越多。当打印产品的颜色有十几种时，使得打印成本较高。

总的来说，现有的3D打印机打印彩色产品的打印成本较高，也难以满足现有打印成品灵活多变的颜色需求。

发明内容

本发明针对现有的技术问题作出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种3D打印机的线材生成装置，可灵活生成多种目标颜色的线材成品。

本发明提供的技术方案为：一种3D打印机的线材生成装置，其特征在于，包括：外壳，呈带顶部盖板、开口向下的圆筒状，该顶部盖板的中部设有中心通孔，该顶部盖板的环向等角度间距布置有3个入料口，每个入料口上装有一送丝机构，每个送丝机构分别将三原色中一种颜色的线材经入料口送入外壳的内部；多功能轴，经所述中心通孔从顶部伸入所述外壳的内部，该多功能轴沿其轴线从上向下依次设有圆柱齿轮部、将线材切碎的碎料部、传送碎料的传送部和将线材搅拌均匀的搅拌部，该多功能轴内还安装有第一电加热装置；汇流环，安装于所述顶部盖板的上侧，该汇流环包括相对旋转的内圈与外圈，该内圈与所述多功能轴的顶部同轴连接，该外圈固定于所述外壳的顶部盖板上侧，外部电源经该汇流环给所述第一电加热装置供电；第一电机，安装于所述顶部盖板下侧，其输出轴上设有与所述圆柱齿轮部相啮合的齿轮部，该第一电机驱动所述多功能轴旋转；喷嘴，连接在所述外壳的底端；冷却装置，设在所述喷嘴的附近，对从所述喷嘴挤出的线材进行散热；以及收卷装置，对经喷嘴流出且散热固化后的线材进行收卷。

进一步，3D打印机的线材生成装置还包括包覆于所述外壳圆筒表面的第二电加热装置。

进一步，所述碎料部处设有多个切料刀，该切料刀布置于所述多功能轴的外表面且沿环向分部。

进一步，所述传送部处设有旋转螺纹，该旋转螺纹布置于所述多功能轴的外表面且沿轴向延伸。

进一步，所述搅拌部处设有多个搅拌叶片，该搅拌叶片布置于所述多功能轴的外表面且沿环向和轴向分部。

进一步，所述第一电加热装置为电加热管，所述第二电加热装置为电加热片。

进一步，所述冷却装置为风扇。

本发明具有的有益效果：

1.通过将三种颜色混合即可形成所需要的任一种颜色，且三原色的特点可灵活配色。解决现有技术中打印彩色产品成本较高、较为复杂的问题。

2.多功能轴集切碎功能、传送功能和搅拌功能集成为一体，将三色的线材进行切碎和充分搅拌，使得收卷装置所收卷的线材成品颜色更为均匀。

3.多功能轴内部安装有第一电加热装置，使得线材在切碎、传送及搅拌过程就尽早受热，加上第二电加热装置的外部加热辅助，从送丝机构输送进来的线材会更早的融化，进一步有利于线材原料的充分搅拌均匀。

4.本线材生成装置的原料仅需使用市场上能够采购的三原色的线材成品。其生成的目标色线材线材成品又可适用于市场上普通的3D打印机，即通过普通打印机可直接进行彩色打印。

附图说明

图1为本发明所提供的线材生成装置的主剖示图。

图2为本发明所提供的线材生成装置的俯视图，其中第二电机安装于顶部盖板的底部。

图3为本发明所提供的线材生成装置中多功能轴的立体图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明做进一步说明。

如图1至图3所示，本发明提供的3D打印机的线材生成装置，包括外壳1、多功能轴2、汇流环3、喷嘴4、冷却装置5和收卷装置6。

所述外壳1为带顶部盖板、开口向下的圆筒状。外壳1的顶部盖板为一圆盘，该圆盘近边缘处沿其环向设有3个入料口11，其中央部还开设有一用于多功能轴2穿过的中心通孔12。外壳1的圆筒表面上另包覆有第二电加热装置14，第二电加热装置14为电加热片。入料口11沿顶部盖板的环向等角度间距布置，且分别为红、绿、蓝三原色线材的入料口。三原色作为色彩中不能再分解的三种基本颜色，三原色可以混合出多种颜色。

每个入料口11的上方均设有一送丝机构13。送丝机构13为现有技术，这里仅对其简单介绍。送丝机构13包括安装座13a、摩擦传送轮13b、压轮13c和第二电机13d，压轮13c设置在摩擦传送轮12b一侧且与摩擦传送轮12b摩擦传动，安装座13a下端与外壳1的顶部连接，摩擦传送轮13a、压轮13b和第二电机13d均安装于安装座13a上。摩擦传送轮13b另连接第二电机13d。工作时，线材从上往下穿过摩擦传送轮13a和压轮13b之间的间隙伸入到入料口11中。同时，压轮13c通过弹压机构(图中未示出)将线材压于摩擦传送轮13的摩擦轮表面。第二电机13d驱动摩擦传送轮13b转动，进一步通过摩擦力实现线材的向下传动。

多功能轴2从顶部伸入外壳1的内部，其上端穿过中心通孔12并与汇流环3连接。多功能轴2沿其轴线设有圆柱形的空腔，该空腔用于容纳第一电加热装置23。这里，第一电加热装置23选用电加热管，用于对多功能轴2进行加热升温。多功能轴2包括沿其轴向从上到下依次设置的圆柱齿轮部25、碎料部24、传送部21与搅拌部22。圆柱齿轮部25在功能轴2的外环表面设有齿轮。碎料部24在多功能轴2的外表面、在环向设有多个切料刀，用于将线材切碎。传送部21在所述多功能轴2的外表面设有沿轴向延伸的旋转螺纹，实为送料螺杆，用于将熔融状态的线材从上往下传送。搅拌部22在多功能轴2的外表面、沿环向和轴向设有多个搅拌叶片，通过搅拌叶片将不同颜色的、处于熔融状态的线材搅拌均匀。外壳1的顶部盖板下侧安装有驱动多功能轴2旋转的第一电机15，第一电机15的输出轴15a上设有与圆柱齿轮部25相啮合的齿轮部。第一电机15安装位置应尽量避开入料口11的位置。

汇流环3安装于外壳1的顶部盖板上侧。汇流环3包括相对旋转的内圈31与外圈32，内圈31与多功能轴2的顶部同轴连接，外圈32固定于外壳1的顶部盖板上。

第一电加热装置23与汇流环3进行电连接时，第一电加热装置23通过位于多功能轴2空腔的电线231与内圈31电连接，外圈32连接外部电源。多功能轴旋转同时，外部电源依次经外圈32、内圈31对第一电加热装置进行持续供电。

所述喷嘴4连接在外壳1的底端，用于挤出合适直径尺寸的线材。

所述冷却装置5为风扇。冷却装置5设在喷嘴的附近，对从喷嘴4挤出的线材进行及时散热。

所述收卷装置6且用于对散热固化的线材进行收卷。收卷装置6包括卷筒和位于卷筒轴线的转动轴，转动轴由第三电机(图中未示出)驱动。线材的收卷装置为现有技术，这里不再详述。

基于上述结构的3D打印机的线材生成装置，通过所述送丝机构13将不同颜色的原有线材分别从不同的所述入料口11送入所述外壳1内部。碎料轴24切碎原有线材。第一电加热装置23将不同颜色的原有线材加热融化并成一种具有多种颜色的第一线材原料。同时，通过传送轴21将该材料向下传送；搅拌轴23将所述第一材料搅拌均匀并形成充分混合后的第二线材原料。接着，通过所述喷嘴4将第二线材原料挤出，冷却装置5对挤出的第二线材原料及时散热固化。最终，收卷装置6收卷目标线材。

本实施方式就有如下特点：

1.通过将三种颜色混合即可形成所需要的任一种颜色，且三原色的特点可灵活配色，解决现有技术中打印彩色产品成本较高、较为复杂的问题。

2.多功能轴集切碎功能、传送功能和搅拌功能集成为一体，将三色的线材进行切碎和充分搅拌，使得收卷装置所收卷的线材成品颜色更为均匀。

3.多功能轴内部安装有第一电加热装置，使得线材在切碎、传送及搅拌过程就尽早受热，加上第二电加热装置的外部加热辅助，从送丝机构输送进来的线材会更早的融化，从而有利于线材原料的充分搅拌均匀。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种3D打印机的线材生成装置，其特征在于，包括：

外壳，呈带顶部盖板、开口向下的圆筒状，该顶部盖板的中部设有中心通孔，该顶部盖板的环向等角度间距布置有3个入料口，每个入料口上装有一送丝机构，每个送丝机构分别将三原色中一种颜色的线材经入料口送入外壳的内部；

多功能轴，经所述中心通孔从顶部伸入所述外壳的内部，该多功能轴沿其轴线从上向下依次设有圆柱齿轮部、将线材切碎的碎料部、传送碎料的传送部和将线材搅拌均匀的搅拌部，该多功能轴内还安装有第一电加热装置；

汇流环，安装于所述顶部盖板的上侧，该汇流环包括相对旋转的内圈与外圈，该内圈与所述多功能轴的顶部同轴连接，该外圈固定于所述外壳的顶部盖板上侧，外部电源经该汇流环给所述第一电加热装置供电；

第一电机，安装于所述顶部盖板下侧，其输出轴上设有与所述圆柱齿轮部相啮合的齿轮部，该第一电机驱动所述多功能轴旋转；

喷嘴，连接在所述外壳的底端；

冷却装置，设在所述喷嘴的附近，对从所述喷嘴挤出的线材进行散热；以及

收卷装置，对经喷嘴流出且散热固化后的线材进行收卷。

2.根据权利要求1所述的3D打印机的线材生成装置，其特征在于，还包括包覆于所述外壳圆筒表面的第二电加热装置。

3.根据权利要求1或2所述的3D打印机的线材生成装置，其特征在于，

所述碎料部处设有多个切料刀，该切料刀布置于所述多功能轴的外表面且沿环向分部，

所述传送部处设有旋转螺纹，该旋转螺纹布置于所述多功能轴的外表面且沿轴向延伸，

所述搅拌部处设有多个搅拌叶片，该搅拌叶片布置于所述多功能轴的外表面且沿环向和轴向分部。

4.根据权利要求2所述的3D打印机的线材生成装置，其特征在于，所述第一电加热装置为电加热管，所述第二电加热装置为电加热片。

5.根据权利要求4所述的3D打印机的线材生成装置，其特征在于，所述冷却装置为风扇。