CN215040302U - 一种多材料水平梯度3d打印机精准供料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，包括安装基座、出料对接件、储料仓、水平混料器、混料驱动组件、供料活塞推板、往复推动组件、挡板驱动构件、供料挡板和出料挡板；本实用新型可通过改变供料活塞推板上的移料槽口的大小实现料粉的供料多少控制，通过供料挡板开合控制各种材料的精准配比，通过水平混料器对料粉进行充分混合，确保供料成分精确、材料配比稳定、均匀可靠。

Description

一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置

技术领域

本实用新型涉及增材制造技术领域，更具体的说是涉及一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置。

背景技术

在现在工业的发展过程中，材料科学研究取得了不断的进步，当一种材料的性能不能满足实际使用的需要时，不同材料按不同比例组成新的结合体，其机械性能和实际功能在使用中得到了完美的体现，这种材料被定义为功能梯度材料，这种按照材料的组成、结构沿长度方向呈梯度变化的一种材料设计思想，是通过对材料的组成和结构的变化，使其性能随着缓慢变化。这种理念一经提出后，以打印这种连续材料变化的梯度材料3D打印机快速发展起来，在梯度材料3D打印过程中，如何精准的将各种不同材料按比例混合，要实现打印出的部件材质结构变化连续，材质分布均匀，是梯度3D打印的关键步骤。

市场上的可实现梯度3D打印的供料装置主要有以下几种方式：

1、成型缸上侧设置有两个及两个以上供料装置，打印成型时可任意切换供料材料，实现材料的变化，例如中国专利CN106735214A一种功能梯度材料零件的3D打印装置及3D打印成形方法所述，这种方式实现了材料的梯度变化，但没有实现料粉的混合装置，没有成份的连续比例变化，只是在垂直方向上材料的逐层变化，在对材料梯度变化分析中有一定的不完全性，不能实现材料组份的缓慢变化。

2.采用水平铺粉装置和喷头喷粉的组合方法实现两种材料的分层铺粉，利用激光烧结的方式使粉末材料成形。如中国专利CN106735214A一种功能梯度材料零件的3D打印装置及3D打印成形方法所述，这种方式在材料成型后，同上面介绍技术所打印成型件材料样度性能是一样的，只是垂直方向上材料的逐层变化，不具备连续的材料梯度变化。

3.中国实用新型专利109047765A带有梯度供粉系统的3D打印机，采用的是上供粉，水平铺粉方式，能够在水平方向实现梯度变化，打印材料组成比例可实现任意比例连续变化，供料时由水平推板将不同组分的料粉推入铺粉小车内，由铺粉小车将料平铺到成型缸内，由激光烧结成型，这种方式提出了水平梯度的打印设想，但过多强调多种材料的供给方式，其没有一个精确的料粉供给、混合及出料装置，在实际使用过程中，推板水平推入铺粉小车内的料粉在铺入成型缸时很难保证混合均匀，造成材料成份不均匀，从而造成在材料性能分析时达不到理想的状态，使设想的水平连续梯度难以实现。

4.在专利CN108480630A也介绍了一种基于选区激光熔化技术制备梯度材料的装置及方法，此装置同样没有一个精确供粉装置，无法保证各种粉料始终按比例缓慢变化、无法精确混合，均匀地平铺到成型缸中，同样难以实现水平面沿铺粉方向材料组成的比例始终是恒定的，这样对梯度材料的设计及研究、对功能梯度材料应用产生不利影响。

因此，开发出结构简单，梯度供料精准且成本低廉的梯度材料3D打印机供料装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，包括：

安装基座；

出料对接件；所述出料对接件固定在所述安装基座顶面，且与所述安装基座顶面之间形成活动间隙；所述出料对接件表面开设有通料槽口；

储料仓；所述储料仓可拆卸连接在所述出料对接件顶面，且底部具有与所述通料槽口对接的出料口；所述储料仓内部由至少一块分仓隔板将其内部腔体分割为多个分别与所述出料口连通的单元腔室；

水平混料器；所述水平混料器固定在所述安装基座的一侧壁上，并由混料驱动组件驱动工作；

供料活塞推板；所述供料活塞推板滑动连接在所述活动间隙内，且与所述安装基座顶面贴合；所述供料活塞推板表面开设有与所述通料槽口尺寸相同的移料槽口，所述移料槽口内具有与所述分仓隔板对应布置的分料隔板；所述供料活塞推板由往复推动组件驱动，并能够在所述通料槽口正下方和所述水平混料器的上方进料口之间往复运动；

挡板组件；所述挡板组件包括挡板驱动构件、供料挡板和出料挡板；所述挡板驱动构件固定在所述安装基座的侧壁上；所述供料挡板与所述挡板驱动构件连接，且滑动连接在所述活动间隙内，并位于所述出料对接件底面和所述供料活塞推板顶面之间，所述供料挡板表面开设有与所述通料槽口尺寸相同的供料槽口；所述出料挡板与所述挡板驱动构件连接，且滑动连接在所述水平混料器的下方出料口，所述出料挡板表面开设有出料槽口。

通过上述技术方案，本实用新型可通过改变供料活塞推板上的移料槽口的大小实现料粉的供料多少控制，通过供料挡板开合控制各种材料的精准配比，通过水平混料器对料粉进行充分混合，确保供料成分精确、材料配比稳定、均匀可靠。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述安装基座、所述出料对接件和所述储料仓通过螺钉紧固连接。连接方便稳定，便于拆卸。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述储料仓顶面具有仓盖，所述仓盖上开设有与多个所述单元腔室对应的供料口；所述储料仓的侧壁具有与多个所述单元腔室分别对应的观察窗口。便于加料和观察。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述出料口活动连接有出料口挡板；所述储料仓上安装有用于控制所述出料口挡板的挡板调节旋钮。可手动控制储料仓开关，在完成打印后，关闭出料口挡板，其各料室内的剩余料粉可分别取出，防止浪费。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述往复推动组件包括第一伺服电机、滚珠丝杠螺母、连接板、丝杠和皮带；所述第一伺服电机固定在所述安装基座远离所述水平混料器的一侧壁上；所述滚珠丝杠螺母转动连接在所述安装基座上，且位于所述第一伺服电机下方；所述连接板与所述供料活塞推板连接；所述丝杠一端与所述滚珠丝杠螺母螺纹连接，另一端与所述连接板转动连接；所述皮带套设在所述第一伺服电机的动力输出轴端头和所述滚珠丝杠螺母之间。能够稳定实现往复驱动。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述水平混料器两端固定有轴座；两个轴座的中心点之间固定有中心轴；两个轴座之间还固定有水平混料轴，所述水平混料轴的数量至少为两根。能够实现对料粉的均匀混合。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述混料驱动组件包括第二伺服电机、主动带轮、从动带轮和传动带；所述第二伺服电机固定在所述安装基座上；所述主动带轮固套在所述第二伺服电机的动力输出轴端头；所述从动带轮固套在所述中心轴一端穿出所述轴座的端头上；所述传动带套设在所述主动带轮和所述从动带轮上。能够实现稳定的转动驱动，通过程序自由设定旋转方向、速度和旋转圈数。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述挡板驱动构件包括支架、推动气缸和挡板推板；所述支架与所述安装基座固定；所述推动气缸固定在所述支架上；所述挡板推板与所述推动气缸的伸缩端头固定，所述供料挡板和所述出料挡板均与所述挡板推板固定。气缸推动稳定，控制方便。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，所述支架上连接有限位螺钉，所述限位螺钉位于所述支架和所述挡板推板之间。用于供料槽口与储料仓的出料口的相对位置调整。

优选的，在上述一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置中，当所述供料槽口与所述通料槽口重合时，所述出料槽口与所述水平混料器的出料口重合；当所述供料挡板封堵所述通料槽口时，所述出料挡板封堵所述水平混料器的出料口。能够实现同步驱动。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，具有以下有益效果：

1、本实用新型的目的在于提供一种多材料水平梯3D打印机精准供料装置，该装置可以保证多种材料按预先排布好的材料分布精准的将材料均匀的供给3D打印机，保证3D打印机每层铺粉的材质排布精准，水平方向材质连续梯度变化，并且运行平稳可靠。

2、本实用新型可实现两种及两种以上材料的供粉，供粉量精准可控，多种料粉混合均匀，为打印出的梯度材料提供可靠保证，可随时对料粉进行补充，实现不间断打印，未使用过的各种剩余料粉可快速分离收集，节约打印材料成本。

3、该装置结构简单，模块化设计，可为水平梯度材料打印机提供可靠的水平梯度供粉，对研究功能梯度材料领域起到了非常大的作用，同时操作简单且成本低廉，具有广大的市场空间，极具发展潜力，为梯度材料激光成型机带来一种先进的供料方式。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的多材料水平梯度3D打印机精准供料装置的结构示意图；

图2附图为本实用新型提供的多材料水平梯度3D打印机精准供料装置的结构剖视图；

图3附图为本实用新型提供的往复推动组件的结构示意图；

图4附图为本实用新型提供的水平混料器内部的结构示意图；

图5附图为本实用新型提供的挡板驱动构件的结构示意图；

图6附图为本实用新型提供的储料仓的结构示意图；

图7附图为本实用新型提供的储料仓的分仓隔板第一种布置方式示意图；

图8附图为本实用新型提供的储料仓的分仓隔板第二种布置方式示意图；

图9附图为本实用新型提供的储料仓的分仓隔板第三种布置方式示意图；

图10附图为本实用新型提供的储料仓的分仓隔板第四种布置方式示意图；

图11附图为本实用新型提供的储料仓的分仓隔板第五种布置方式示意图；

图12附图为本实用新型提供的储料仓的分仓隔板第六种布置方式示意图。

其中：

1-安装基座；

2-出料对接件；

21-通料槽口；

3-储料仓；

31-出料口；32-分仓隔板；33-仓盖；331-供料口；34-观察窗口；35-出料口挡板；36-挡板调节旋钮；

4-水平混料器；

41-轴座；42-中心轴；43-水平混料轴；

5-供料活塞推板；

51-移料槽口；52-分料隔板；

6-挡板组件；

61-挡板驱动构件；611-支架；612-推动气缸；613-挡板推板；614-限位螺钉；62-供料挡板；621-供料槽口；63-出料挡板；631-出料槽口；

7-混料驱动组件；

71-第二伺服电机；72-主动带轮；73-从动带轮；74-传动带；

8-往复推动组件；

81-第一伺服电机；82-滚珠丝杠螺母；83-连接板；84-丝杠；85-皮带。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1至附图6，本实用新型实施例公开了一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，包括：

安装基座1；

出料对接件2；出料对接件2固定在安装基座1顶面，且与安装基座1顶面之间形成活动间隙；出料对接件2表面开设有通料槽口21；

储料仓3；储料仓3可拆卸连接在出料对接件2顶面，且底部具有与通料槽口21对接的出料口31；储料仓3内部由至少一块分仓隔板32将其内部腔体分割为多个分别与出料口31连通的单元腔室；

水平混料器4；水平混料器4固定在安装基座1的一侧壁上，并由混料驱动组件7驱动工作；

供料活塞推板5；供料活塞推板5滑动连接在活动间隙内，且与安装基座1顶面贴合；供料活塞推板5表面开设有与通料槽口21尺寸相同的移料槽口51，移料槽口51内具有与分仓隔板32对应布置的分料隔板52；供料活塞推板5由往复推动组件8驱动，并能够在通料槽口21正下方和水平混料器4的上方进料口之间往复运动；

挡板组件6；挡板组件6包括挡板驱动构件61、供料挡板62和出料挡板63；挡板驱动构件61固定在安装基座1的侧壁上；供料挡板62与挡板驱动构件61连接，且滑动连接在活动间隙内，并位于出料对接件2底面和供料活塞推板5顶面之间，供料挡板62表面开设有与通料槽口21尺寸相同的供料槽口621；出料挡板63与挡板驱动构件61连接，且滑动连接在水平混料器4的下方出料口，出料挡板63表面开设有出料槽口631。

为了进一步优化上述技术方案，安装基座1、出料对接件2和储料仓3通过螺钉紧固连接。

为了进一步优化上述技术方案，储料仓3顶面具有仓盖33，仓盖33上开设有与多个单元腔室对应的供料口331；储料仓3的侧壁具有与多个单元腔室分别对应的观察窗口34。

为了进一步优化上述技术方案，出料口31活动连接有出料口挡板35；储料仓3上安装有用于控制出料口挡板35的挡板调节旋钮36。

为了进一步优化上述技术方案，往复推动组件8包括第一伺服电机81、滚珠丝杠螺母82、连接板83、丝杠84和皮带85；第一伺服电机81固定在安装基座1远离水平混料器4的一侧壁上；滚珠丝杠螺母82转动连接在安装基座1上，且位于第一伺服电机81下方；连接板83与供料活塞推板5连接；丝杠84一端与滚珠丝杠螺母82螺纹连接，另一端与连接板83转动连接；皮带85套设在第一伺服电机81的动力输出轴端头和滚珠丝杠螺母82之间。

为了进一步优化上述技术方案，水平混料器4两端固定有轴座41；两个轴座41的中心点之间固定有中心轴42；两个轴座41之间还固定有水平混料轴43，水平混料轴43的数量至少为两根。

为了进一步优化上述技术方案，混料驱动组件7包括第二伺服电机71、主动带轮72、从动带轮73和传动带74；第二伺服电机71固定在安装基座1上；主动带轮72固套在第二伺服电机71的动力输出轴端头；从动带轮73固套在中心轴42一端穿出轴座41的端头上；传动带74套设在主动带轮72和从动带轮73上。

为了进一步优化上述技术方案，挡板驱动构件61包括支架611、推动气缸612和挡板推板613；支架611与安装基座1固定；推动气缸612固定在支架611上；挡板推板613与推动气缸612的伸缩端头固定，供料挡板62和出料挡板63均与挡板推板613固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，支架611上连接有限位螺钉614，限位螺钉614位于支架611和挡板推板613之间。

为了进一步优化上述技术方案，当供料槽口621与通料槽口21重合时，出料槽口631与水平混料器4的出料口重合；当供料挡板62封堵通料槽口21时，出料挡板63封堵水平混料器4的出料口。

参见附图7至附图12，为六种不同的分仓隔板32的布置形式。

参见图2，起始位置时，出料口31与供料挡板62上的供料槽口621和供料活塞推板5上的移料槽口51相对齐；当料粉落入供料活塞推板5上的移料槽口51后，供料挡板62向右侧移动，供料槽口621与通料槽口21错开位置，将出料口31封闭；供料活塞推板5移动，将移料槽口51中的料推至水平混料器4中的混料腔体中，启动水平混料轴43转动，混合料粉，混合完毕后，出料挡板63移动开启，料粉落入3D打印机铺粉小车中，由铺粉小车将料粉平铺入成型缸进行激光烧结。

供料挡板62与出料挡板63开启时，储料仓3中料粉落入供料活塞推板5上的移料槽口51，同时，水平混料器4混合好的料粉落入铺粉小车中；供料挡板62与出料挡板63关闭时，供料活塞推板5移动，将移料槽口51中的料推至水平混料器4中，然后，供料活塞推板5回到料仓接料位，同时水平混料器4启动进行混料，混合完成后，供料挡板62与出料挡板63开启，进行下一次重复供料、混料动作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，包括：

安装基座(1)；

出料对接件(2)；所述出料对接件(2)固定在所述安装基座(1)顶面，且与所述安装基座(1)顶面之间形成活动间隙；所述出料对接件(2)表面开设有通料槽口(21)；

储料仓(3)；所述储料仓(3)可拆卸连接在所述出料对接件(2)顶面，且底部具有与所述通料槽口(21)对接的出料口(31)；所述储料仓(3)内部由至少一块分仓隔板(32)将其内部腔体分割为多个分别与所述出料口(31)连通的单元腔室；

水平混料器(4)；所述水平混料器(4)固定在所述安装基座(1)的一侧壁上，并由混料驱动组件(7)驱动工作；

供料活塞推板(5)；所述供料活塞推板(5)滑动连接在所述活动间隙内，且与所述安装基座(1)顶面贴合；所述供料活塞推板(5)表面开设有与所述通料槽口(21)尺寸相同的移料槽口(51)，所述移料槽口(51)内具有与所述分仓隔板(32)对应布置的分料隔板(52)；所述供料活塞推板(5)由往复推动组件(8)驱动，并能够在所述通料槽口(21)正下方和所述水平混料器(4)的上方进料口之间往复运动；

挡板组件(6)；所述挡板组件(6)包括挡板驱动构件(61)、供料挡板(62)和出料挡板(63)；所述挡板驱动构件(61)固定在所述安装基座(1)的侧壁上；所述供料挡板(62)与所述挡板驱动构件(61)连接，且滑动连接在所述活动间隙内，并位于所述出料对接件(2)底面和所述供料活塞推板(5)顶面之间，所述供料挡板(62)表面开设有与所述通料槽口(21)尺寸相同的供料槽口(621)；所述出料挡板(63)与所述挡板驱动构件(61)连接，且滑动连接在所述水平混料器(4)的下方出料口，所述出料挡板(63)表面开设有出料槽口(631)。

2.根据权利要求1所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述安装基座(1)、所述出料对接件(2)和所述储料仓(3)通过螺钉紧固连接。

3.根据权利要求1所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述储料仓(3)顶面具有仓盖(33)，所述仓盖(33)上开设有与多个所述单元腔室对应的供料口(331)；所述储料仓(3)的侧壁具有与多个所述单元腔室分别对应的观察窗口(34)。

4.根据权利要求3所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述出料口(31)活动连接有出料口挡板(35)；所述储料仓(3)上安装有用于控制所述出料口挡板(35)的挡板调节旋钮(36)。

5.根据权利要求1所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述往复推动组件(8)包括第一伺服电机(81)、滚珠丝杠螺母(82)、连接板(83)、丝杠(84)和皮带(85)；所述第一伺服电机(81)固定在所述安装基座(1)远离所述水平混料器(4)的一侧壁上；所述滚珠丝杠螺母(82)转动连接在所述安装基座(1)上，且位于所述第一伺服电机(81)下方；所述连接板(83)与所述供料活塞推板(5)连接；所述丝杠(84)一端与所述滚珠丝杠螺母(82)螺纹连接，另一端与所述连接板(83)转动连接；所述皮带(85)套设在所述第一伺服电机(81)的动力输出轴端头和所述滚珠丝杠螺母(82)之间。

6.根据权利要求1所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述水平混料器(4)两端固定有轴座(41)；两个所述轴座(41)的中心点之间固定有中心轴(42)；两个所述轴座(41)之间还固定有水平混料轴(43)，所述水平混料轴(43)的数量至少为两根。

7.根据权利要求6所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述混料驱动组件(7)包括第二伺服电机(71)、主动带轮(72)、从动带轮(73)和传动带(74)；所述第二伺服电机(71)固定在所述安装基座(1)上；所述主动带轮(72)固套在所述第二伺服电机(71)的动力输出轴端头；所述从动带轮(73)固套在所述中心轴(42)一端穿出所述轴座(41)的端头上；所述传动带(74)套设在所述主动带轮(72)和所述从动带轮(73)上。

8.根据权利要求1所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述挡板驱动构件(61)包括支架(611)、推动气缸(612)和挡板推板(613)；所述支架(611)与所述安装基座(1)固定；所述推动气缸(612)固定在所述支架(611)上；所述挡板推板(613)与所述推动气缸(612)的伸缩端头固定，所述供料挡板(62)和所述出料挡板(63)均与所述挡板推板(613)固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，所述支架(611)上连接有限位螺钉(614)，所述限位螺钉(614)位于所述支架(611)和所述挡板推板(613)之间。

10.根据权利要求8或9所述的一种多材料水平梯度3D打印机精准供料装置，其特征在于，当所述供料槽口(621)与所述通料槽口(21)重合时，所述出料槽口(631)与所述水平混料器(4)的出料口重合；当所述供料挡板(62)封堵所述通料槽口(21)时，所述出料挡板(63)封堵所述水平混料器(4)的出料口。

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