CN112477122A - 一种集成式多材料混合熔融旋转3d打印机 - Google Patents

一种集成式多材料混合熔融旋转3d打印机 Download PDF

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蔡建臣
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Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机。包括自动混料装置，熔融挤出装置、打印装置、控制器、旋转打印工作装置和支撑框架，所述的自动混料装置位于支撑框架的最上端，所述的熔融挤出装置位于自动混料装置的下端，即位于支撑框架的中部，所述的打印装置位于熔融挤出装置的下端，所述的旋转打印工作装置位于支撑框架的最下端。本发明弥补了现有小型3D打印机对圆柱形物体打印精度的不足的问题，扩宽了打印产品的可使用范围，同时为实时混合多材料打印提供了一条可行的解决途径，同时本发明还具有结构紧凑，功能全面，使用简便和适用范围广等优点，并且制造成本相对较为低廉。

Description

一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体为一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机。
背景技术
3D打印技术作为增材制造技术的代表，未来发展前途不可限量，但近几年3D打印技术发展较为缓慢，一方面是因为3D打印耗材已经过了爆发期，而是3D打印设备发展较为困难。
目前小型3D打印机对圆柱状物体打印精度不足，影响后续使用，无法满足特殊场合的需求，而工业级3D打印机又及其昂贵，无法普及。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，解决了现有的小型3D打印机在打印圆柱状物体的精度不足的问题，并且解决了多材料混合打印的问题、出产率较低的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，包括自动混料装置、熔融挤出装置、熔融挤出装置、打印装置、旋转打印工作装置和支撑框架。所述的自动混料装置位于支撑框架的最上端，所述的熔融挤出装置位于自动混料装置的下端，即位于支撑框架的中部，所述的打印装置位于熔融挤出装置的下端，所述的旋转打印工作装置位于支撑框架的最下端。
优选的，自动混料装置位于最上端，自动混料装置包括储料斗、自动下料滚轴、接料斗、混料盘、混料轴和螺杆输送装置，所述的储料斗为多个，每个储料斗用于存放一种原料，通过可控下料拨轮将各种原料下落到混料盘中，在混料轴的作用下将各种原料混合均匀，同时可实现实时添加原料的功能。
优选的，自动下料滚轴通过辅助固定架固定，自动下料滚轴位于储料斗和接料斗之间，自动下料滚轴上等距布置有可控下料拨轮，可控下料拨轮可在一定范围内左右移动。
优选的，螺杆输送装置位于混料盘下面，混料盘末端采用倾斜漏斗状布置与螺杆输送装置直接连接，所述的螺杆输送装置的输送螺杆筒两端均封闭，进出料均采用侧壁进出料方式，输送螺杆采用普通直螺杆。
优选的，熔融挤出装置包括一级熔融挤出装置和二级熔融挤出装置，二者通知连接弯管连接，连接弯管外部覆盖有可调控温度的加热装置。
优选的，熔融挤出装置的一级熔融挤出装置包括渐变挤出螺杆和一级挤出螺杆筒壁，一级熔融挤出装置最前端设置有下料斗，并听过下料斗与连接螺杆输送连接，二级熔融挤出装置包括多线挤出螺杆和二级挤出螺杆筒壁，二级熔融挤出装置的末端侧壁设置有出料口。
优选的，打印装置包括进料软铜管、机头移动副和打印机头，打印机头通过进料软铜管与熔融挤出装置的出料口连接。
优选的，旋转打印工作装置包括旋转工作台、基座、承重横梁和旋转打印装置提升副。
优选的，旋转工作平台包括平台覆盖层、工作平台、旋转大齿轮、热辐射加热圈、旋转动力电机和电机小齿轮。所述的旋转大齿轮为内圈齿轮，旋转大齿轮与旋转动力电机通过俩个电机小齿轮配合传动，所述的热辐射加热圈与旋转动力电机均固定于基座上，且旋转动力电机与辐射加热圈采用隔热石棉隔开。
(三)有益效果
本发明提供了一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机。具备以下有益效果：本发明通过自动混料装置、熔融挤出装置、打印装置、控制器、旋转打印工作装置和支撑框架等装置互相配合，弥补了现有小型3D打印机对圆柱形物体打印精度的不足，扩宽了打印产品的可使用范围，同时为实时混合多材料打印提供了一条可行的解决途径，该3D打印机还直接对母粒进行操作，省去了一系列对线材的处理工序，一步到位，节约能源，本发明还具有结构紧凑，功能全面，使用简便和适用范围广等优点，并且制造成本相对较为低廉。
附图说明
图1一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机整体结构示意图；
图2自动混料装置结构示意图；
图3熔融挤出装置结构爆炸图；
图4打印装置结构示意图；
图5旋转打印工作装置示意图；
图6输送结构爆炸图；
图中，1、自动混料装置；11、储料斗；111、辅助固定架；12、自动下料滚轴；121、可控下料拨轮；122、调控轮；123、滚轴轴承；13、接料斗；14、混料盘；15、混料轴；151、混料动力轴；152、传动锥齿轮；16、螺杆输送装置；161、输送螺杆筒；162、输送螺杆；163、输送螺杆固定座；164、输送螺杆端盖；165大传动锥齿轮；17、输送与混料动力装置；171输送电机；172、输送电机固定架；18、下料滚轴电机；181、下料滚轴电机固定架；182、电机齿轮；183、滚轴齿轮；184、传动齿带；19、固定底板；2、熔融挤出装置；21、一级熔融挤出装置；211、渐变挤出螺杆；212一级挤出螺杆壁；22、二级熔融挤出装置；221、多线挤出螺杆；222、二级挤出螺杆壁；23、连接弯管；24、加热装置；25、下料斗；26、出料口；27、电动机；271、电动机带轮；272、皮带；273、熔融挤出装置带轮；28、熔融挤出装置端盖；3、打印装置；31、连接软铜管；32、机头移动副；321、机头移动副固定块；322、驱动电机；323、驱动电机固定架；33、打印机头；331、机头移动块；34、机头移动电机；341、移动电机固定架；342、小轴承；343、机头移动皮带；344、机头移动滑块；4、控制器；5、旋转打印工作装置；51、旋转工作台；511、平台覆盖层；512、工作平台；513、旋转大齿轮；514、热辐射加热圈；515、旋转动力电机；516、电机小齿轮；52、基座；53、承重横梁；54、旋转打印装置提升副；541、丝杆；542、光杆；543、提升副固定块；544、提升副下固定块；55、固定角块；56、提升副电机；561、提升副皮带。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，包括自动混料装置1、熔融挤出装2、打印装置3、控制器4、旋转打印工作装置5和支撑框架6。自动混料装置1位于支撑框架6的最上端，熔融挤出装置2位于自动混料装置1的下端，即位于支撑框架6的中部，打印装置4位于熔融挤出装置3的下端，旋转打印工作装置5位于支撑框架6的最下端。
本发明中，自动混料装置1位于最上端，自动混料装置1包括储料斗11、自动下料滚轴12、接料斗13、混料盘14、混料轴15和螺杆输送装置16，储料斗11的个数为多个，分别用存放不同种类的原料，为后续混料操作做准备。
本发明中，自动下料滚轴12通过辅助固定架111固定，自动下料滚轴12位于储料斗11和接料斗13之间，自动下料滚轴12上等距布置有可控下料拨轮121，可控下料拨轮121可在一定范围内左右移动，储料斗11中的原料在可控下料拨轮121的带动下，按照一定速度经由接料斗13下落到混料盘14中，原料在混料盘14中混合均匀，混合均匀的原料下落下级的螺杆输送装置16。
本发明中，螺杆输送装置16位于混料盘14下面，混料盘14末端采用倾斜漏斗状布置与螺杆输送装置16直接连接，混合均匀的原料由此处直接落到螺杆输送装置16中，螺杆输送装置16的输送螺杆筒161两端均封闭，进出料均采用侧壁进出料方式，输送螺杆162采用普通直螺杆，混合均匀的原料经过螺杆输送装置16运送到下级装置下料斗25中。
本发明中，熔融挤出装置2包括下料斗25、一级熔融挤出装置21和二级熔融挤出装置22，一、二级熔融挤出装置通知连接弯管23连接，连接弯管23外部覆盖有可调控温度的加热装置24。
本发明中，熔融挤出装置2的一级熔融挤出装置21包括渐变挤出螺杆211和一级挤出螺杆筒壁，一级熔融挤出装置21最前端设置有下料斗25，并通过过下料斗25与连接螺杆输送16连接，二级熔融挤出装置22包括多线挤出螺杆221和二级挤出螺杆筒壁222，二级熔融挤出装置22的末端侧壁设置有出料口26，下料斗25的原料落入到熔融挤出装置2中，原料开始熔融处理，处理后得到的熔融状态的原料经由进料软铜管31直接输送到打印机头33中。
本发明中，打印装置3包括进料软铜管31、机头移动副32和打印机头33，打印机头33通过进料软铜管31与熔融挤出装置2的出料口26连接，机头移动副32采用连杆驱动机构，进而实现控制打印机头33在平台内的移动，输送到打印机头33的原料有喷头挤出，产品开始打印。
本发明中，旋转打印工作装置5包括旋转工作台51、基座52、承重横梁53和旋转打印装置提升副54，旋转打印装置提升副54采用双边提升机构，增大其提升能力，另外采用丝杆541和光杆542并行辅助提升，增大提升的稳定性，提升机构的丝杆541和光杆542由提升副固定块543固定在支撑框架6上。
本发明中，旋转工作平台51包括平台覆盖层511、工作平台512、旋转大齿轮513、热辐射加热圈514、旋转动力电机515和电机小齿轮516，旋转工作平台51在旋转打印装置提升副54的作用下，实现上下移动，上下移动高度差为打印产品的最大理想高度。
本发明中，旋转大齿轮513为内圈齿轮，旋转大齿轮513与旋转动力电机515通过俩个电机小齿轮516配合传动，以此方式实现旋转工作平台51的自身旋转，更利于圆柱状产品的打印生产，热辐射加热圈514与旋转动力电机515均固定于基座52上，且旋转动力电机515与辐射加热圈514采用隔热石棉隔开，防止旋转动力电机515受高温影响发生故障，影响打印过程的进行。
使用时，待打印工作开始前，需要对熔融挤出装置2、进料软铜管31和打印机头33进行预热，并将需要使用的原料添加到自动混料装置1和储料斗11中，待准备工作结束，打印机开始工作。
打印工作开始，位于储料斗11中的原料在可控下料拨轮121的带动下经由接料斗13落到混料盘14中，各种原料在混料轴15的作用下混合均匀，漏到螺杆输送装置16中并被输送到下料斗25中，最终落到熔融挤出装置2中，原料进过熔融挤出装置2的处理后，由分离的颗粒状变成了混合均匀的粘流状态，粘流状态的原材料通过进料软铜管31输送到打印机头33出，由打印机头33的喷嘴中挤出，打印机头33在机头移动副32的作用下可进行位置变动，打印机头33下端的旋转打印工作平台51可在提升副54的作用下上下移动，从而调控打印机头33与旋转打印工作平台51间的距离；在打印圆柱状产品时，通过打印机头33位置的变化实现圆柱状物理半径的变化，而旋转打印工作平台51自身可旋转，从而实现圆柱状产品的高精度打印。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，包括自动混料装置(1)、熔融挤出装置(2)、打印装置(3)、控制器(4)、旋转打印工作装置(5)和支撑框架(6)，其特征在于：所述的自动混料装置(1)位于支撑框架(6)的最上端，所述的熔融挤出装置(2)位于自动混料装置(1)的下端，即位于支撑框架(6)的中部，所述的打印装置(4)位于熔融挤出装置(3)的下端，所述的旋转打印工作装置(5)位于支撑框架(6)的最下端。
2.根据权利要求1所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的自动混料装置(1)位于最上端，自动混料装置(1)包括储料斗(11)、自动下料滚轴(12)、接料斗(13)、混料盘(14)、混料轴(15)和螺杆输送装置(16)，所述的储料斗(11)为多个。
3.根据权利要求2所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的自动下料滚轴(12)通过辅助固定架(111)固定，自动下料滚轴(12)位于储料斗(11)和接料斗(13)之间，自动下料滚轴(12)上等距布置有可控下料拨轮(121)。
4.根据权利要求2所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的螺杆输送装置(16)位于混料盘(14)下面，混料盘(14)末端采用倾斜漏斗状布置与螺杆输送装置(16)直接连接；所述的螺杆输送装置(16)的输送螺杆筒(161)两端均封闭，进出料均采用侧壁进出料方式，输送螺杆(162)采用普通直螺杆。
5.根据权利要求1所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的熔融挤出装置(2)包括一级熔融挤出装置(21)和二级熔融挤出装置(22)，二者通知连接弯管(23)连接，连接弯管(23)外部覆盖有可调控温度的加热装置(24)。
6.根据权利要求5所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的熔融挤出装置(2)的一级熔融挤出装置(21)包括渐变挤出螺杆(211)和一级挤出螺杆筒壁，一级熔融挤出装置(21)最前端设置有下料斗(25)，并听过下料斗(25)与连接螺杆输送(16)连接，二级熔融挤出装置(22)包括多线挤出螺杆(221)和二级挤出螺杆筒壁(222)，二级熔融挤出装置(22)的末端侧壁设置有出料口(26)。
7.根据权利要求1所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的打印装置(3)包括进料软铜管(31)、机头移动副(32)和打印机头(33)，打印机头(33)通过进料软铜管(31)与熔融挤出装置(2)的出料口(26)连接。
8.根据权利要求1所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的旋转打印工作装置(5)包括旋转工作台(51)、基座(52)、承重横梁(53)和旋转打印装置提升副(54)。
9.根据权利要求1所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的旋转工作平台(51)包括平台覆盖层(511)、工作平台(512)、旋转大齿轮(513)、热辐射加热圈(514)、旋转动力电机(515)和电机小齿轮(516)。
10.根据权利要求9所述的一种集成式多材料混合熔融旋转3D打印机，其特征在于：所述的旋转大齿轮(513)为内圈齿轮，旋转大齿轮(513)与旋转动力电机(515)通过俩个电机小齿轮(516)配合传动，所述的热辐射加热圈(514)与旋转动力电机(515)均固定于基座(52)上，且旋转动力电机(515)与辐射加热圈(514)采用隔热石棉隔开。
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