CN113650287A - 以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废弃塑料回收再利用领域，特别涉及以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机。该实现废弃塑料再利用的3D打印机由3D打印机框架、塑料粉碎装置、螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置、尾气综合处理装置组成。废弃塑料由塑料粉碎装置粉碎后，再由螺旋推杆送料装置推送至熔融式加热装置熔融，熔融之后被螺旋推杆送料装置进一步推送流入至喷嘴，由喷嘴喷出堆积成型，熔融及成型过程中产生的废气由尾气综合处理装置处理，达到排放标准后进行排放。与普通的3D打印机相比，该款废弃塑料再利用的3D打印机，打印材料可以从废弃塑料中随时随地获取，材料造价低廉，无需购买昂贵的专用3D打印材料，同时减少了废弃塑料的乱扔乱放，节能环保，经济效益明显。

Description

以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机
技术领域
本发明涉及废弃塑料回收再利用领域，特别涉及以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机。
背景技术
我国已成为了世界塑料生产和消费第一大国。从新中国成立初期年产塑料400多吨，到2017年已经突破年产7500万吨，新中国成立后塑料制品产量累计已超过10亿吨。用过的塑料大部分以废旧薄膜、塑料袋和塑料瓶的形式被丢弃在环境中。日常生活中塑料瓶主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酷(PET)，是全球产量最大的聚酯，2020年全球PET产能突破1亿t/a。PET具有渗透性低、质量轻、强度高、无异味和耐污染性高的特点，被广泛应用于包装、织物和饮料瓶等。PET作为一种可循环利用的材料，其回收价值仅次于金属铝。许多国家制订了PET回收计划，日本计划在2030年实现PET塑料瓶的100％回收，欧盟提出到2030年回收90％的PET塑料瓶。然而，实际上大部分废旧PET都被堆积在垃圾填埋场或被抛弃在自然环境中。这些废旧塑料包装物散落在市区、风景旅游区、水体、道路两侧，不仅影响景观，造成“视觉污染”，而且因其难以降解对生态环境造成潜在危害，而饮料瓶的随意丢弃和大量堆放正是造成这种“白色污染”的主要原因之一。
同时，随着3D打印技术的推广和普及，越来越多的高校拥有3D打印实验室，但是每次3D打印实验结束后，去除的支撑结构、放置时间过长变性变质了的3D打印材料等，也不能正常使用，一般都会被随意丢弃，浪费资源和污染环境。
随意丢弃的废弃塑料一方面严重污染了环境，且忽略了塑料的回收价值；另一方面，现有塑料回收再利用处理过程繁杂，先由人员收集到废品收购站，然后由收购站集中打包运送到塑料废品处理企业，企业一般按照挑选、化学处理、退镀、退漆、清洗、晒干、造粒等流程来处理后才能被再次利用。可以看出，现有对废弃塑料的处理方式要么是随意丢弃，要么是由企业集中收集处理，处理流程复杂、环节多，耗费了大量的人力、物力，塑料的丢弃者和前端回收者看不到塑料回收再制造出来的制品，塑料回收的过程和价值没有充分的展现在塑料的丢弃者和前端回收者眼里。
因此急需一种能解决上述问题，需要一种能减少废弃塑料的丢弃，方便实现废弃塑料回收再利用的技术手段和方式方法，让塑料的丢弃者和前端回收者看到塑料回收再制造出来的制品，看到塑料回收最直接的过程和价值。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种原理简单，结构可靠，能减少废弃塑料的丢弃，方便实现废弃塑料回收再利用的技术。该技术以将废弃塑料回收再利用充当3D打印材料为目的，实现废弃饮料瓶、废弃3D打印耗材等回收再利用，利用废弃塑料为原材料3D打印出所设计的三维形状和结构，并且将废弃塑料在熔融及成型过程中产生的废气进行处理，达到无害化排放标准。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机由3D打印机框架、塑料粉碎装置、螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置、尾气综合处理装置组成。
所述的3D打印机框架，为其他零部件提供安装位置和支撑作用，由X向步进电机、Y向步进电机、Z向步进电机、X向丝杠、Y向丝杠、X向带螺母滑块、Y向带螺母滑块、打印机喷嘴移动平台、Z向导向柱、Z向丝杠、工件平台、框架组成；所述的X向步进电机外壳与框架固定连接，X向步进电机输出轴与X向丝杠固定连接，带动X向丝杠旋转运动；所述的Y向步进电机外壳与框架固定连接，Y向步进电机输出轴与Y向丝杠固定连接，带动Y向丝杠旋转运动；所述的X向丝杠沿前、后方向设置有两根，所述的Y向丝杠沿左、右设置有两根；所述的打印机喷嘴移动平台与两个Y向带螺母滑块固定连接，且这两个Y向带螺母滑块各自分别与一根Y向丝杠配合连接，在Y向步进电机的带动下，Y向丝杠旋转带动Y向带螺母滑块沿Y方向移动，进而带动打印机喷嘴移动平台沿Y方向移动；所述的Y向丝杠端部与X向带螺母滑块固定连接，且X向带螺母滑块与X向丝杠配合连接，在X向步进电机的带动下，X向丝杠旋转，带动X向带螺母滑块沿X方向移动，进而带动打印机喷嘴移动平台沿X方向移动；在上述X向步进电机、Y向步进电机共同作用下，打印机喷嘴移动平台实现X、Y向移动；所述的Z向导向柱上、下两端分别与框架上、下面固定，共设置有两根，工件平台上设置有两个孔，两根Z向导向柱分别穿过一个孔，起到对工件平台导向作用；所述的Z向丝杠上、下两端分别与框架上、下面通过轴承配合安装，Z向丝杠穿过工件平台中间设置的螺纹孔，Z向丝杠与螺纹孔配合，Z向步进电机外壳与框架固定，Z向步进电机输出轴与Z向丝杠固定连接，带动Z向丝杠旋转运动，进而带动工件平台上、下运动。
所述的塑料粉碎装置由集瓶箱、蜗壳、粉碎刀具、电机、过滤挡环、支架、橡胶密封圈组成，集瓶箱上方设有圆形可供废弃塑料瓶、废弃3D打印材料等废弃塑料投入口，集瓶箱右侧将蜗壳部分包含在内，蜗壳外部与电机壳体固定连接，电机输出轴与粉碎刀具固定相连，过滤挡环紧贴蜗壳内表面，过滤挡环将粉碎刀具包含在蜗壳内部，过滤挡环上设置有供塑料碎片通过的小孔，只有破碎到小于小孔直径的塑料碎片才会通过过滤挡环，蜗壳的下方设置有倾斜出料口；所述的支架一端与蜗壳外表面固定连接，另一端与保护罩固定相连，保证整个塑料粉碎装置固定在护罩上；所述的橡胶密封圈将出料口与保护罩间的间隙密封，防止废气泄露；在电机的带动下，粉碎刀具旋转粉碎由集瓶箱进入的塑料，塑料粉碎到比过滤挡环小孔直径还要小后，在离心力和重力作用下经过过滤挡环，通过蜗壳的出料口向下方滑动，滑到螺旋推杆送料装置内。
所述的螺旋推杆送料装置由螺杆电机、大螺杆、小螺杆、圆柱形壳体、连接件组成，螺杆电机输出轴与大螺杆上端固定相连，大螺杆下端与小螺杆上端固定相连，所述的大螺杆伸入到熔融式加热装置的漏斗内部，小螺杆通过熔融式加热装置的喉管伸入到喷嘴上方，螺杆电机、大螺杆、小螺杆连接好后安装在圆柱形壳体内部，螺杆电机壳体与圆柱形壳体内部通过三点固定在一起；所述的连接件一侧与圆柱形壳体外部固定连接，连接件另一侧通过螺栓与打印机喷嘴移动平台固定连接；在螺杆电机的带动下，大螺杆旋转将粉碎后的塑料推向熔融式加热装置的漏斗内部进行一次融化，在漏斗内部一次融化后的塑料，继续被小螺杆推送至喉管内部，在喉管内部二次融化，边融化边推送至喷嘴内。
所述的熔融式加热装置由漏斗、喉管、喷嘴、电加热丝组成，漏斗上端与圆柱形壳体下端密封固定连接在一起，漏斗下端与喉管上端焊接在一起，喉管下端与喷嘴上端焊接在一起，漏斗外壁和喉管外壁均缠绕有密集的电加热丝，实现对塑料碎片的长距离多次融化，且电加热丝温度可以通过通电电流大小来调控。
所述的螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置在连接件的连接下，跟随打印机喷嘴移动平台一起平移，完成同一高度层打印平面上工件的打印。
所述的尾气综合处理装置负责处理废弃塑料熔融及成型过程中产生的废气，该装置由气体传输装置、物理化学吸收处理装置组成；所述的气体传输装置由保护罩、一级吸气扇、导管、二级吸气扇、活性炭组成，保护罩为透明亚克力材料制作而成，上面开设有长方体窗口，一级吸气扇安装在窗口内，窗口上部开设有与导管相连接的圆口，一级吸气扇将废气吸入到导管中；所述的导管为塑料波纹管，方便弯折；在导管的内部放置有活性炭；导管的未端还设置有二级吸气扇，二级吸气扇的侧面与3D打印机框架固定连接，二级吸气扇进一步增强对废气的吸力，起到连续传送气体的作用；废气经过一级吸气扇、二级吸气扇依次抽送至物理化学吸收处理装置，对废气进行进一步无害化处理。
所述的物理化学吸收处理装置由洗气瓶、洗气瓶塞、导气管、支撑架、加热棒、烧杯、防倒吸漏斗组成，所述的洗气瓶有三个，三个洗气瓶依次排开放置在支撑架上；所述的洗气瓶塞为双孔橡胶塞，能塞住洗气瓶口；双孔橡胶塞塞住洗气瓶口后，洗气瓶两两之间由导气管联通，三个洗气瓶内依次放置有固体三元净化剂、NaHCO3、蒸馏水，放有固体三元净化剂的洗气瓶内还设置有加热棒，对固体三元净化剂加热，提高催化转化效率；最后一个洗气瓶通过导气管与防倒吸漏斗连接，防倒吸漏斗放置在烧杯中，烧杯里面装有蒸馏水；所述的支撑架与3D打印机框架侧面固定，上述三个洗气瓶、烧杯依次放置在支撑架内部。
所述的废弃塑料熔融过程中产生的废气，经尾气综合处理装置后，综合利用了活性炭吸附、固体三元净化剂、化学溶液吸收等对废气进行了处理，达到无害排放标准。
所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机使用过程为：将废弃塑料放入集瓶箱，启动塑料粉碎装置的电机，带动破碎刀具将塑料粉碎，破碎到小于过滤挡环小孔直径的塑料碎片通过过滤挡环，从蜗壳出料口流入到螺旋推杆送料装置，在螺杆电机的带动下，大螺杆旋转将粉碎后的塑料推向熔融式加热装置的漏斗内部进行一次融化，在漏斗部一次融化的塑料后，继续被小螺杆推送至喉管，在喉管内部进行二次融化，边融化边推送至喷嘴上方；当塑料粉碎装置、螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置内部空间充满废弃塑料时，完成上料工作，开始准备打印；打印时，喷嘴将熔融塑料喷出，在打印机喷嘴移动平台的带动下将熔融塑料喷出打印出当前高度层内的工件平面图形，在当前高度层内的工件图形打印完成后，Z向步进电机带动Z向丝杠旋转运动，进而带动工件平台向下运动一个层高；喷嘴继续喷出熔融塑料，完成该层高上的工件图形打印；重复上述打印过程，直至整个工件打印完成；如果所上料全部打印完后工件还没打印完成，暂停打印过程，重复上料过程，待上满料后继续开始打印，直至打印工作结束；如果在下一次打印开始前，熔融式加热装置内已经有废弃塑料存在时，应先给电加热丝通电，待熔融式加热装置内的塑料变成熔融状态后，再开启螺旋推杆送料装置，待喷嘴能喷出熔融塑料时，然后再进行上料或者打印操作。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，与传统的3D打印机相比，该款3D打印机打印材料可以从废弃塑料中随时随地获取，材料造价低廉，无需购买昂贵的专用3D打印材料，同时减少了废弃塑料的乱扔乱放，节能环保，经济效益明显；该技术以将废弃塑料回收再利用充当3D打印材料为目的，实现废弃饮料瓶、废弃3D打印耗材等回收再利用，利用废弃塑料为原材料3D打印出所设计的三维形状和结构，并且将废弃塑料在熔融过程中产生的废气进行处理，达到无害化排放标准；方便实现了废弃塑料回收且以3D打印形式再利用，让塑料的丢弃者和前端回收者能看到塑料回收再制造出来的制品，看到了塑料回收最直接的过程和价值；同时提供了一种可实现环保、低能耗、无污染的废弃塑料资源化利用新方式和方法；适应我国提出的加强生态环境保护和生态文明建设，为全社会共同努力，实现废弃塑料的资源化回收利用，变“自色污染”为“绿色资源”的有效尝试。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1是以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机整体结构示意图；
图2是图1中3D打印机框架结构示意图；
图3是图1中塑料粉碎装置结构示意图；
图4是图1中螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置连接一起结构示意图；
图5是图1中尾气综合处理装置结构示意图；
图中：1-3D打印机框架、1-1-X向步进电机、1-2-Y向步进电机、1-3-Z向步进电机、1-4-X向丝杠、1-5-Y向丝杠、1-6-X向带螺母滑块、1-7-Y向带螺母滑块、1-8-打印机喷嘴移动平台、1-9-Z向导向柱、1-10-Z向丝杠、1-11-工件平台、1-12-框架，2-塑料粉碎装置、2-1集瓶箱、2-2-蜗壳、2-3-粉碎刀具、2-4-电机、2-5-过滤挡环、2-6-支架、2-7-橡胶密封圈，3-螺旋推杆送料装置、3-1-螺杆电机、3-2-大螺杆、3-3-小螺杆、3-4-圆柱形壳体、3-5-连接件，4-熔融式加热装置、4-1-漏斗、4-2-喉管、4-3-喷嘴、4-4-电加热丝，5-尾气综合处理装置、5-1-气体传输装置、5-1-1-保护罩、5-1-2-一级吸气扇、5-1-3-导管、5-1-4二级吸气扇、5-1-5-活性炭、5-2-物理化学吸收处理装置、5-2-1-洗气瓶、5-2-2-洗气瓶塞、5-2-3-导气管、5-2-4-支撑架、5-2-5-加热棒、5-2-6-烧杯、5-2-7-防倒吸漏斗。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例，参照附图1～图5，本发明解决技术问题采用的技术方案是：以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机由3D打印机框架1、塑料粉碎装置2、螺旋推杆送料装置3、熔融式加热装置4、尾气综合处理装置5组成。
所述的3D打印机框架1，为其他零部件提供安装位置和支撑作用，由X向步进电机1-1、Y向步进电机1-2、Z向步进电机1-3、X向丝杠1-4、Y向丝杠1-5、X向带螺母滑块1-6、Y向带螺母滑块1-7、打印机喷嘴移动平台1-8、Z向导向柱1-9、Z向丝杠1-10、工件平台1-11、框架1-12组成；所述的X向步进电机1-1外壳与框架1-12固定连接，X向步进电机1-1输出轴与X向丝杠1-4固定连接，带动X向丝杠1-4旋转运动；所述的Y向步进电机1-2外壳与框架1-12固定连接，Y向步进电机1-2输出轴与Y向丝杠1-5固定连接，带动Y向丝杠1-5旋转运动；所述的X向丝杠1-4沿前、后方向设置有两根，所述的Y向丝杠1-5沿左、右方向设置有两根；所述的打印机喷嘴移动平台1-8与两个Y向带螺母滑块1-7固定连接，且这两个Y向带螺母滑块1-7各自分别与一根Y向丝杠1-5配合连接，在Y向步进电机1-2的带动下，Y向丝杠1-5旋转带动Y向带螺母滑块1-7沿Y方向移动，进而带动打印机喷嘴移动平台1-8沿Y方向移动；所述的Y向丝杠1-5端部与X向带螺母滑块1-6固定连接，且X向带螺母滑块1-6与X向丝杠1-4配合连接，在X向步进电机1-1的带动下，X向丝杠1-4旋转带动X向带螺母滑块1-6沿X方向移动，进而带动打印机喷嘴移动平台1-8沿X方向移动；在上述X向步进电机1-1、Y向步进电机1-2共同作用下，打印机喷嘴移动平台1-8实现X、Y向移动；所述的Z向导向柱1-9上、下两端分别与框架1-12上、下面固定，共设置有两根，工件平台1-11上设置有两个孔，两根Z向导向柱1-9分别穿过一个孔，起到对工件平台1-11导向作用；所述的Z向丝杠1-10上、下两端分别与框架1-12上、下面通过轴承配合，Z向丝杠1-10穿过工件平台1-11中间设置的螺纹孔，Z向丝杠1-10与螺纹孔配合，Z向步进电机1-3外壳与框架1-12固定，Z向步进电机1-3输出轴与Z向丝杠1-10固定连接，带动Z向丝杠1-10旋转运动，进而带动工件平台1-11上、下运动。
所述的塑料粉碎装置2由集瓶箱2-1、蜗壳2-2、粉碎刀具2-3、电机2-4、过滤挡环2-5、支架2-6、橡胶密封圈2-7组成，集瓶箱2-1上方设有圆形可供废弃塑料瓶、废弃3D打印材料等废弃塑料投入口，集瓶箱2-1右侧将蜗壳2-2部分包含在内，蜗壳2-2外部与电机2-4壳体固定连接，电机2-4输出轴与粉碎刀具2-3固定相连，过滤挡环2-5紧贴蜗壳2-2内表面，过滤挡环2-5将粉碎刀具2-3包含在蜗壳2-2内部，过滤挡环2-5上设置有供塑料碎片通过的小孔，只有破碎到小于小孔直径的塑料碎片才会通过过滤挡环2-5，蜗壳2-2的下方设置有倾斜出料口，支架2-6一端与蜗壳2-2外表面固定连接，另一端与保护罩5-1-1固定相连，保证整个塑料粉碎装置2固定在保护罩5-1-1上；所述的橡胶密封圈2-7将出料口与保护罩5-1-1间的间隙密封，防止废气泄露；在电机2-4的带动下，粉碎刀具2-3旋转粉碎由集瓶箱2-1进入的塑料，塑料粉碎到比过滤挡环2-5小孔直径还要小后，在离心力和重力作用下经过滤挡环2-5，通过蜗壳2-2的出料口向下方滑动，滑到螺旋推杆送料装置3内。
所述的螺旋推杆送料装置3由螺杆电机3-1、大螺杆3-2、小螺杆3-3、圆柱形壳体3-4、连接件3-5组成，螺杆电机3-1输出轴与大螺杆3-2上端固定相连，大螺杆3-2下端与小螺杆3-3上端固定相连，所述的大螺杆3-2伸入到熔融式加热装置4的漏斗4-1内部，小螺杆3-3通过熔融式加热装置4的喉管4-2伸入到喷嘴4-3上方，螺杆电机3-1、大螺杆3-2、小螺杆3-3连接好后安装在圆柱形壳体3-4内部，螺杆电机3-1壳体与圆柱形壳体3-4内部通过三点固定在一起；所述的连接件3-5一侧与圆柱形壳体3-4外部固定连接，连接件3-5另一侧通过螺栓与打印机喷嘴移动平台1-8固定连接；在螺杆电机3-1的带动下，大螺杆3-2旋转将粉碎后的塑料推向熔融式加热装置4的漏斗4-1进行一次融化，在漏斗4-1内部一次融化后的塑料，继续被小螺杆3-3推送至喉管4-2内，在喉管4-2内部二次融化，边融化边推送至喷嘴4-3内。
所述的熔融式加热装置4由漏斗4-1、喉管4-2、喷嘴4-3、电加热丝4-4组成，漏斗4-1上端与圆柱形壳体3-4下端密封固定连接在一起，漏斗4-1下端与喉管4-2上端焊接在一起，喉管4-2下端与喷嘴4-3上端焊接在一起，漏斗4-1外壁和喉管4-2外壁均缠绕有密集的电加热丝4-4，实现对塑料碎片的长距离多次融化，且电加热丝4-4温度可以通过通电电流大小来调控。
所述的螺旋推杆送料装置3、熔融式加热装置4在连接件3-5的连接下，跟随打印机喷嘴移动平台1-8一起平移，完成同一高度层打印平面上工件平面的打印。
所述的尾气综合处理装置5负责处理废弃塑料熔融及成型过程中产生的废气，该装置由气体传输装置5-1、物理化学吸收处理装置5-2组成；所述的气体传输装置5-1由保护罩5-1-1、一级吸气扇5-1-2、导管5-1-3、二级吸气扇5-1-4、活性炭5-1-5组成，保护罩5-1-1为透明亚克力材料制作而成，上面开设有长方体窗口，一级吸气扇5-1-2安装在窗口内，窗口上部开设有与导管5-1-3相连接的圆口，一级吸气扇5-1-2将废气吸入到导管中；所述的导管5-1-3为塑料波纹管，方便弯折；在导管5-1-3的内部放置有活性炭5-1-5；导管5-1-3的未端还设置有二级吸气扇5-1-4，二级吸气扇5-1-4的侧面与3D打印机框架1固定连接，二级吸气扇5-1-4进一步增强对废气的吸力，起到连续传送气体的作用；废气经过一级吸气扇5-1-2、二级吸气扇5-1-4依次抽送至物理化学吸收处理装置，对废气进行进一步无害化处理。
所述的物理化学吸收处理装置5-2由洗气瓶5-2-1、洗气瓶塞5-2-2、导气管5-2-3、支撑架5-2-4、加热棒5-2-5、烧杯5-2-6、防倒吸漏斗5-2-7组成，所述的洗气瓶5-2-1有三个，三个洗气瓶5-2-1依次排开放置在支撑架5-2-4内；所述的洗气瓶塞5-2-2为双孔橡胶塞，能塞住洗气瓶5-2-1口；双孔橡胶塞5-2-2塞住洗气瓶口5-2-1后，洗气瓶5-2-1两两之间由导气管5-2-3联通，三个洗气瓶5-2-1内依次放置有固体三元净化剂、NaHCO3、蒸馏水，放有固体三元净化剂的洗气瓶5-2-1内还设置有加热棒5-2-5，对固体三元净化剂加热，提高催化转化效率；最后一个洗气瓶5-2-1通过导气管5-2-3与防倒吸漏斗5-2-7连接，防倒吸漏斗5-2-7放置在烧杯5-2-6中，烧杯5-2-6里面装有蒸馏水；所述的支撑架5-2-4与3D打印机框架1侧面固定；上述三个洗气瓶5-2-1、烧杯5-2-6依次放置在支撑架内部。
所述的废弃塑料熔融过程中产生的废气，经尾气综合处理装置5后，综合利用了活性炭吸附、固体三元净化剂、化学溶液吸收等对废气进行了处理，达到无害排放标准。
所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机使用过程为：将废弃塑料放入集瓶箱2-1，启动塑料粉碎装置2的电机2-4，带动破碎刀具2-3将塑料粉碎，破碎到小于过滤挡环2-5小孔直径的塑料碎片通过过滤挡环2-5，从蜗壳2-2出料口流入到螺旋推杆送料装置3，在螺杆电机3-1的带动下，大螺杆3-2旋转将粉碎后的塑料推向熔融式加热装置4的漏斗4-1内部进行一次融化，在漏斗4-1内部一次融化后的塑料，继续被小螺杆3-3推送至喉管4-2，在喉管4-2内部二次融化，边融化边推送至喷嘴4-3上方；当塑料粉碎装置2、螺旋推杆送料装置3、熔融式加热装置4内部空间均充满废弃塑料时，即完成了上料工作，开始准备打印；打印时，喷嘴4-3将熔融塑料喷出，在打印机喷嘴移动平台1-8的带动下将熔融塑料喷出打印出当前高度层内的工件平面图形，在当前高度层内的工件图形打印完成后，Z向步进电机1-3带动Z向丝杠1-10旋转运动，进而带动工件平台1-11向下运动一个层高；喷嘴4-3继续喷出熔融塑料，完成该层高上的工件图形打印；重复上述打印过程，直至整个工件打印完成；如果所上料全部打印完后工件还没打印完成，暂停打印过程，重复上料过程，待上满料后继续开始打印，直至打印工作结束；如果在下一次打印开始前，熔融式加热装置4内已经有废弃塑料存在时，应先给电加热丝4-4通电，待熔融式加热装置4内的塑料变成熔融状态后，再开启螺旋推杆送料装置3，待喷嘴4-3能喷出熔融塑料时，然后再进行上料或者打印操作。

Claims (10)

1.以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机由3D打印机框架、塑料粉碎装置、螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置、尾气综合处理装置组成，废弃塑料由塑料粉碎装置粉碎后，再由螺旋推杆送料装置推送至熔融式加热装置熔融，熔融之后被螺旋推杆送料装置进一步推送流入至喷嘴，由喷嘴喷出堆积成型，熔融及成型过程中产生的废气由尾气综合处理装置处理，达到排放标准后进行排放，与普通的3D打印机相比，该款3D打印机，打印材料可以从废弃塑料中随时随地获取，材料造价低廉，无需购买昂贵的专用3D打印材料，同时减少了废弃塑料的乱扔乱放，节能环保。
2.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的塑料粉碎装置由集瓶箱、蜗壳、粉碎刀具、电机、过滤挡环、支架、橡胶密封圈组成，集瓶箱上方设有圆形可供废弃塑料瓶、废弃3D打印材料等废弃塑料投入口，集瓶箱右侧将蜗壳部分包含在内，蜗壳外部与电机壳体固定连接，电机输出轴与粉碎刀具固定相连，过滤挡环紧贴蜗壳内表面，过滤挡环将粉碎刀具包含在蜗壳内部，过滤挡环上设置有供塑料碎片通过的小孔，只有破碎到小于小孔直径的塑料碎片才会通过过滤挡环，蜗壳的下方设置有倾斜出料口；所述的支架一端与蜗壳外表面固定连接，另一端与保护罩固定相连，保证整个塑料粉碎装置固定在护罩上；所述的橡胶密封圈将出料口与护罩间的间隙密封，防止废气泄露；在电机的带动下，粉碎刀具旋转粉碎由集瓶箱进入的塑料，塑料粉碎到比过滤挡环小孔直径还要小后，在离心力和重力作用下经过过滤挡环，通过蜗壳的出料口向下方滑动，滑到螺旋推杆送料装置内。
3.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的螺旋推杆送料装置由螺杆电机、大螺杆、小螺杆、圆柱形壳体、连接件组成，螺杆电机输出轴与大螺杆上端固定相连，大螺杆下端与小螺杆上端固定相连，所述的大螺杆伸入到熔融式加热装置的漏斗内部，小螺杆通过熔融式加热装置的喉管伸入到喷嘴上方，螺杆电机、大螺杆、小螺杆连接好后安装在圆柱形壳体内部，螺杆电机壳体与圆柱形壳体内部通过三点固定在一起；所述的连接件一侧与圆柱形壳体外部固定连接，连接件另一侧通过螺栓与打印机喷嘴移动平台固定连接；在螺杆电机的带动下，大螺杆旋转将粉碎后的塑料推向熔融式加热装置的漏斗内部进行一次融化，在漏斗内部一次融化后的塑料，继续被小螺杆推送至喉管内部，在喉管内部二次融化，边融化边推送至喷嘴内。
4.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的熔融式加热装置由漏斗、喉管、喷嘴、电加热丝组成，漏斗上端与圆柱形壳体下端密封固定连接在一起，漏斗下端与喉管上端焊接在一起，喉管下端与喷嘴上端焊接在一起，漏斗外壁和喉管外壁均缠绕有密集的电加热丝，实现对塑料碎片的长距离多次融化，且电加热丝温度可以通过通电电流大小来调控。
5.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的尾气综合处理装置负责处理废弃塑料熔融及成型过程中产生的废气，该装置由气体传输装置、物理化学吸收处理装置组成；所述的气体传输装置由保护罩、一级吸气扇、导管、二级吸气扇、活性炭组成，保护罩为透明亚克力材料制作而成，上面开设有长方体窗口，一级吸气扇安装在窗口内，窗口上部开设有与导管相连接的圆口，一级吸气扇将废气吸入到导管中；所述的导管为塑料波纹管，方便弯折；在导管的内部放置有活性炭；导管的未端还设置有二级吸气扇，二级吸气扇的侧面与3D打印机框架固定连接，二级吸气扇进一步增强对废气的吸力，起到连续传送气体的作用；废气经过一级吸气扇、二级吸气扇依次抽送至物理化学吸收处理装置，对废气进行进一步无害化处理。
6.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的物理化学吸收处理装置由洗气瓶、洗气瓶塞、导气管、支撑架、加热棒、烧杯、防倒吸漏斗组成，所述的洗气瓶有三个，三个洗气瓶依次排开放置在支撑架上；所述的洗气瓶塞为双孔橡胶塞，能塞住洗气瓶口；双孔橡胶塞塞住洗气瓶口后，洗气瓶两两之间由导气管联通，三个洗气瓶内依次放置有固体三元净化剂、NaHCO3、蒸馏水，放有固体三元净化剂的洗气瓶内还设置有加热棒，对固体三元净化剂加热，提高催化转化效率；最后一个洗气瓶通过导气管与防倒吸漏斗连接，防倒吸漏斗放置在烧杯中，烧杯里面装有蒸馏水；所述的支撑架与3D打印机框架侧面固定，上述三个洗气瓶、烧杯依次放置在支撑架内部。
7.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的废弃塑料熔融过程中产生的废气，经尾气综合处理装置后，综合利用了活性炭吸附、固体三元净化剂、化学溶液吸收等对废气进行了处理，达到无害排放标准。
8.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的3D打印机框架，为其他零部件提供安装位置和支撑作用，由X向步进电机、Y向步进电机、Z向步进电机、X向丝杠、Y向丝杠、X向带螺母滑块、Y向带螺母滑块、打印机喷嘴移动平台、Z向导向柱、Z向丝杠、工件平台、框架组成；所述的X向步进电机外壳与框架固定连接，X向步进电机输出轴与X向丝杠固定连接，带动X向丝杠旋转运动；所述的Y向步进电机外壳与框架固定连接，Y向步进电机输出轴与Y向丝杠固定连接，带动Y向丝杠旋转运动；所述的X向丝杠沿前后方向设置有两根，所述的Y向丝杠沿左右设置有两根；所述的打印机喷嘴移动平台与两个Y向带螺母滑块固定连接，且这两个Y向带螺母滑块各自分别与一根Y向丝杠配合连接，在Y向步进电机的带动下，带动Y向带螺母滑块沿Y方向移动，进而带动打印机喷嘴移动平台沿Y方向移动；所述的Y向丝杠端部与X向带螺母滑块固定连接，且X向带螺母滑块与X向丝杠配合连接，在X向步进电机的带动下，带动X向带螺母滑块沿X方向移动，进而带动打印机喷嘴移动平台沿X方向移动；在上述X向步进电机、Y向步进电机共同作用下，打印机喷嘴移动平台实现X、Y向移动；所述的Z向导向柱上、下两端分别与框架上、下面固定，共设置有两根，工件平台上设置有两个孔，两根Z向导向柱分别穿过一个孔，起到对工件平台导向作用；所述的Z向丝杠上、下两端分别与框架上、下面通过轴承配合，穿过工件平台中间设置的螺纹孔，Z向丝杠与螺纹孔配合，Z向步进电机外壳与框架固定，Z向步进电机输出轴与Z向丝杠固定连接，带动Z向丝杠旋转运动，进而带动工件平台上、下运动。
9.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置在连接件的连接下，跟随打印机喷嘴移动平台一起平移，完成同一高度层打印平面上工件的打印。
10.根据权利要求1所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机，其特征在于所述的以废弃塑料为打印材料实现废弃塑料再利用的3D打印机使用过程为：将废弃塑料放入集瓶箱，启动塑料粉碎装置的电机，带动破碎刀具将塑料粉碎，破碎到小于过滤挡环小孔直径的塑料碎片通过过滤挡环，从蜗壳出料口流入到螺旋推杆送料装置，在螺杆电机的带动下，大螺杆旋转将粉碎后的塑料推向熔融式加热装置的漏斗部进行一次融化，在漏斗部一次融化的塑料后，继续被小螺杆推送至喉管，在喉管内部二次融化，边融化边推送至喷嘴上方；当塑料粉碎装置、螺旋推杆送料装置、熔融式加热装置内部空间充满废弃塑料时，完成上料工作，开始准备打印；打印时，喷嘴将熔融塑料喷出，在打印机喷嘴移动平台的带动下将熔融塑料喷出打印出当前高度层内的工件平面图形，在当前高度层内的工件图形打印完成后，Z向步进电机带动Z向丝杠旋转运动，进而带动工件平台向下运动一个层高；喷嘴继续喷出熔融塑料，完成该层高上的工件图形打印；重复上述打印过程，直至整个工件打印完成；如果所上料全部打印完后工件还没打印完成，暂停打印过程，重复上料过程，待上满料后继续开始打印，直至打印工作结束；如果在下一次打印开始前，熔融式加热装置内已经有废弃塑料存在时，应先给电加热丝通电，待熔融式加热装置内的塑料变成熔融状态后，再开启螺旋推杆送料装置，待喷嘴能喷出熔融塑料时，然后再进行上料或者打印操作。
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