CN210132774U - 无支撑液相混合材料3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无支撑液相混合材料3D打印装置，属于3D打印技术领域。容器固定在底座上，Y轴运动驱动固定在底座上，Z轴运动驱动通过螺钉连接在Y轴运动驱动的滑块上，X轴运动驱动通过螺钉连接到Z轴运动驱动的滑块上，打印喷头通过连接块与螺钉连接到X轴运动驱动的滑块上，打印喷头的三个进料口分别通过导管连接至三套供料系统，进气口通过导管连接至供气系统。优点是结构新颖，扩展了3D打印的材料范围，使之可以适用于柔性材料和生物活性材料，免除了打印支撑材料的过程，节约了去除支撑结构的时间和打印原材料，免除了打印前需要预先混合材料的过程，节约了打印时间，精确控制原材料的给进量，并使之充分，均匀混合。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印技术领域，特别涉及无支撑液相混合材料3D打印装置。
背景技术
随着3D打印技术的不断发展，3D打印机已经在制造，医疗，教育各行业得到广泛应用。打印材料也从单一的ABS和光敏树脂扩展到金属，生物组织等各种功能材料。然而，传统的3D打印喷头仅能实现单一材料的输入与输出，材料需要在打印前提前制备，很多材料在混合后不久便会失效，这造成了打印操作难度的上升，以及原材料的浪费。而且，传统的3D打印技术需要在打印时添加支撑材料，打印完成后支撑材料难以去除，且无法对柔性材料进行成型，这些问题限制了3D打印在各行业的应用。
发明内容
本实用新型提供一种无支撑液相混合材料3D打印装置，以解决目前存在的打印材料需要提前制备、打印完成后支撑材料难以去除、且无法对柔性材料进行成型的问题。
本实用新型采取的技术方案是：用来储存凝胶的容器固定在底座上，Y轴运动驱动固定在底座上，Z轴运动驱动通过螺钉连接在Y轴运动驱动的滑块上，X轴运动驱动通过螺钉连接到Z轴运动驱动的滑块上，打印喷头通过连接块与螺钉连接到X轴运动驱动的滑块上，X、Y、Z轴运动驱动用于驱动打印喷头在三维空间中的运动，打印喷头的三个进料口分别通过导管连接至三套供料系统，进气口通过导管连接至供气系统，为打印喷头提供液态原料和打印所需气压，使得的原料在充分混合后喷射进入容器内的凝胶媒介中。
所述打印喷头包括用于存储材料的料筒，料筒顶部连接有料桶盖，料桶盖顶部安装步进电机，料筒内安装有分隔板，步进电机的电机轴与分隔板连接，分隔板在料筒中转动，料筒下方通过螺钉连接混合桶，螺旋板混合柱固定连接在料筒下方、且位于混合桶内，混合桶下方安装有喷嘴，在料筒底部有用于将原料排入混合桶的漏孔，料筒侧壁靠近漏孔的一侧开有进气口，其他三面侧壁则开有进料口与排气孔各一组，在各排气口处安装有传感器。
所述分隔板中间为圆柱，上下两端有轴伸出，插入料筒底壁与料桶盖上对应的孔中实现定位，插入料桶盖孔中的轴端与步进电机的电机轴连接；分隔板中间圆柱沿径向连接四块挡板，将料筒内空间分隔成四个独立的舱室。
所述挡板为具有柔性的橡胶材质，且尺寸略大于料筒内部空间，挡板与料筒壁紧密贴合。
所述螺旋板混合柱外有柔性螺旋板，与混合桶内壁紧密贴合。
所述供料系统结构是：供料器与喷头进料口经导管连接，供料器内盛放原材料，供料器与气压控制器一由导气管路一连接，气压控制器一与压缩气源一由导气管路二连接。
所述供气系统结构是：气压控制器二经过导气管路三与喷头进气口连接，气压控制器二经导气管路四与压缩气源二连接。
本实用新型的优点是结构新颖，扩展了3D打印的材料范围，使之可以适用于柔性材料和生物活性材料，免除了打印支撑材料的过程，节约了去除支撑结构的时间和打印原材料，免除了打印前需要预先混合材料的过程，节约了打印时间，精确控制原材料的给进量，并使之充分，均匀混合。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型打印喷头的结构示意图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是本实用新型供料系统的结构示意图；
图5是本实用新型供气系统的结构示意图；
图6是本实用新型打印喷头进行加注时步骤(1)的示意图；
图7是本实用新型打印喷头进行加注时步骤(2)的示意图；
图8是本实用新型打印喷头进行加注时步骤(3)的示意图；
图9是本实用新型打印喷头进行加注时步骤(4)的示意图；
图10是本实用新型打印喷头进行加注时步骤(5)的示意图；
图11是本实用新型打印喷头进行加注时步骤(6)的示意图。
具体实施方式
用来储存凝胶的容器1固定在底座8上，Y轴运动驱动2固定在底座8上，Z轴运动驱动3通过螺钉连接在Y轴运动驱动2的滑块上，X轴运动驱动5通过螺钉连接到Z轴运动驱动3的滑块上，打印喷头4通过连接块与螺钉连接到X轴运动驱动5的滑块上，X、Y、Z轴运动驱动用于驱动打印喷头4在三维空间中的运动，打印喷头的三个进料口4-9分别通过导管连接至三套供料系统6，进气口4-11通过导管连接至供气系统7，为打印喷头4提供液态原料6-2和打印所需气压，使得的原料在充分混合后喷射进入容器1内的凝胶媒介中。
所述打印喷头4包括用于存储材料的料筒4-4，料筒4-4顶部连接有料桶盖4-7，料桶盖4-7顶部安装步进电机4-8，料筒内安装有分隔板4-6，步进电机4-8的电机轴与分隔板4-6连接，分隔板4-6在料筒中转动，料筒4-4下方通过螺钉4-5连接混合桶 4-2，螺旋板混合柱4-3固定连接在料筒4-4下方、且位于混合桶内，混合桶下方安装有喷嘴4-1，在料筒4-4底部有用于将原料排入混合桶4-2的漏孔4-12，原料从漏孔4-12 进入混合桶4-2后，液体沿混合柱向下流动，料筒4-4侧壁靠近漏孔4-12的一侧开有进气口4-11，其他三面侧壁则开有进料口4-9与排气孔4-10各一组，在各排气口4-10 处安装有传感器，当液面到达排气口4-10时，停止加注原料，避免溢出；
所述分隔板4-6中间为圆柱4-6-1，上下两端有轴伸出，插入料筒4-4底壁与料桶盖4-7上对应的孔中实现定位，插入料桶盖孔中的轴端与步进电机4-8的电机轴连接；分隔板4-6中间圆柱沿径向连接四块挡板4-6-2，将料筒内空间分隔成四个独立的舱室；
所述挡板4-6-2为具有柔性的橡胶材质，且尺寸略大于料筒内部空间，挡板与料筒壁紧密贴合，从而起到良好的密封效果，同时可以刮净侧壁和底部剩余的材料，避免原材料混合导致提前反应。
所述螺旋板混合柱4-3外有柔性螺旋板，与混合桶4-2内壁紧密贴合防止泄漏，螺旋板能有效增大液体混合的反应时间。
所述供料系统6结构是：供料器6-1与喷头4进料口4-9经导管6-5连接，供料器内盛放原材料，供料器6-1与气压控制器一6-3由导气管路一6-2连接，气压控制器一 6-3与压缩气源一6-6由导气管路二6-4连接。
所述供气系统7结构是：气压控制器二7-2经过导气管路三7-1与喷头4进气口 4-11连接，气压控制器二7-2经导气管路四7-3与压缩气源二7-4连接。
工作原理：
(1)先在容器1中加注调配好的凝胶媒介，凝胶媒介为卡波姆940凝胶与水按1:50充分混合，滴加NaOH将pH调整为7，调配好的凝胶媒介呈透明的果冻状；
(2)在气压控制器一6-3与气压控制器二7-2的协调下为打印喷头4提供原材料和气压对其进行加注，原材料在喷头4内部充分混合后喷射进入容器1中的凝胶媒介中，于此同时，X、Y、Z三轴运动驱动带动喷头4在三维空间中运动，使打印材料在凝胶媒介中留下轨迹；
(3)打印完成后，通过化学反应或者光固化的形式，将打印件固化后从容器1 中取出，凝胶可以重复利用。
所述步骤(2)中，对打印喷头进行加注方法如下：
通过打印喷头三个进料口4-9向由分隔板4-6形成的三个料筒隔仓内注入原材料，在各原料对应的隔仓注满后，电机驱动分隔板转动，将三个隔仓依次序旋转至漏孔4-12 的上方，经进气口4-11注入压缩空气，将各隔仓内原料经漏孔4-12分别压入混合桶2 中，在三个隔仓内的原料都进入混合桶后，电机驱动分隔板复位，进行下一次注入；压入混合桶内的原料在气压推动下沿螺旋板混合柱4-3的螺旋板向下流动，在流动过程中均匀混合。
下边结合附图进一步说明对打印喷头进行加注的过程。
A、B、C三种原材料，按1:1:1混合；加注步骤如下
(1)分别加注A、B、C三种原料，参见图6；
(2)电机4-8驱动分隔板4-6旋转90度，将装有A的隔仓旋转至漏孔4-12正上方，参见图7；
(3)启动气源，通过进气口4-11打入压缩空气，将原料A经漏孔4-12排入混合桶2中，参见图8；
(4)电机4-8驱动分隔板4-6旋转90度，将装有原料B的隔仓旋转至漏孔4-12 上方，参见图9；
(5)启动气源，通过进气口11打入压缩空气，将原料B经漏孔4-12排入混合桶 2中，参见图10；
(6)电机4-8驱动分隔板4-6旋转90度，启动气源，通过进气口4-11打入压缩空气，将原料C经漏孔4-12排入混合桶2中，重复步骤(1)-(6)，参见图11。
Claims (7)
1.一种无支撑液相混合材料3D打印装置，其特征在于：用来储存凝胶的容器固定在底座上，Y轴运动驱动固定在底座上，Z轴运动驱动通过螺钉连接在Y轴运动驱动的滑块上，X轴运动驱动通过螺钉连接到Z轴运动驱动的滑块上，打印喷头通过连接块与螺钉连接到X轴运动驱动的滑块上，X、Y、Z轴运动驱动用于驱动打印喷头在三维空间中的运动，打印喷头的三个进料口分别通过导管连接至三套供料系统，进气口通过导管连接至供气系统。
2.根据权利要求1所述的一种无支撑液相混合材料3D打印装置，其特征在于：所述打印喷头包括用于存储材料的料筒，料筒顶部连接有料桶盖，料桶盖顶部安装步进电机，料筒内安装有分隔板，步进电机的电机轴与分隔板连接，分隔板在料筒中转动，料筒下方通过螺钉连接混合桶，螺旋板混合柱固定连接在料筒下方、且位于混合桶内，混合桶下方安装有喷嘴，在料筒底部有用于将原料排入混合桶的漏孔，料筒侧壁靠近漏孔的一侧开有进气口，其他三面侧壁则开有进料口与排气孔各一组，在各排气口处安装有传感器。
3.根据权利要求2所述的一种无支撑液相混合材料3D打印装置，其特征在于：所述分隔板中间为圆柱，上下两端有轴伸出，插入料筒底壁与料桶盖上对应的孔中实现定位，插入料桶盖孔中的轴端与步进电机的电机轴连接；分隔板中间圆柱沿径向连接四块挡板，将料筒内空间分隔成四个独立的舱室。
4.根据权利要求3所述的一种无支撑液相混合材料3D打印装置，其特征在于：所述挡板为具有柔性的橡胶材质，且尺寸略大于料筒内部空间，挡板与料筒壁紧密贴合。
5.根据权利要求2所述的一种无支撑液相混合材料3D打印装置，其特征在于：所述螺旋板混合柱外有柔性螺旋板，与混合桶内壁紧密贴合。
6.根据权利要求1所述的一种无支撑液相混合材料3D打印装置，其特征在于：所述供料系统结构是：供料器与喷头进料口经导管连接，供料器内盛放原材料，供料器与气压控制器一由导气管路一连接，气压控制器一与压缩气源一由导气管路二连接。
7.根据权利要求1所述的一种无支撑液相混合材料3D打印装置，其特征在于：所述供气系统结构是：气压控制器二经过导气管路三与喷头进气口连接，气压控制器二经导气管路四与压缩气源二连接。
Priority Applications (1)
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| CN201920457847.0U CN210132774U (zh) | 2019-04-07 | 2019-04-07 | 无支撑液相混合材料3d打印装置 |
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| CN210132774U true CN210132774U (zh) | 2020-03-10 |
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|---|---|
| CN (1) | CN210132774U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109822902A (zh) * | 2019-04-07 | 2019-05-31 | 吉林大学 | 无支撑液相混合材料3d打印装置与方法 |
| RU201220U1 (ru) * | 2020-09-10 | 2020-12-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)" | Приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов |
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2019
- 2019-04-07 CN CN201920457847.0U patent/CN210132774U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109822902A (zh) * | 2019-04-07 | 2019-05-31 | 吉林大学 | 无支撑液相混合材料3d打印装置与方法 |
| RU201220U1 (ru) * | 2020-09-10 | 2020-12-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство)" | Приспособление к станку с ЧПУ для нанесения композитных материалов |
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