CN220409648U - 3d打印线材生产设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种3D打印线材生产设备,它包括芯材生产装置、包覆模具、包覆挤出机和冷却装置;其中,所述包覆模具中设有穿线通道和包覆通道,所述包覆通道为环形结构并包围设置在所述穿线通道的外侧;所述包覆模具连接在所述包覆挤出机上,所述包覆挤出机的出料口与所述包覆模具中的包覆通道连通以便所述包覆挤出机将物料熔融后挤出到所述包覆通道中;所述芯材生产装置用于制备得到半成品芯材,所述半成品芯材适于从所述穿线通道中穿过,以使从所述包覆通道的出口端挤出的物料包覆在所述半成品芯材的表面以制备得到成品线材。本实用新型能够生产3D打印用的线材并能够避免线材中出现收缩孔,尤其是能够避免较大直径的线材中出现收缩孔。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种3D打印线材生产设备。
背景技术
目前,3D打印技术是将线材通过喷头加热融化,然后将熔融状态下的液体材料挤喷出来并最终凝固形成产品。3D打印用的线材是丝状的热塑性材料,由挤出设备生产得到,譬如公开号为CN114274510A的中国专利中公开了一种3D打印线材挤出设备就能够用于生产所述线材。
但是,现有的设备只能够用于生产直径在1.75mm左右的小直径线材,而无法用于生产直径达到4mm以上的大直径线材,因为现有的设备生产出来的大直径线材中会存在收缩孔。具体原因如下,线材从挤出机中挤出时为熔融状态,当线材直径达到4mm以上时,线材的外周部分会先于中心部分冷却凝固,当线材的外周部分已经冷却凝固时线材的中心部分仍处于热熔状态,此时由于热胀冷缩的作用,当线材的中心部分冷却时会收缩进而形成收缩孔,导致线材不是完全实心的,使用带收缩孔的线材进行3D打印会影响产品的质量,导致产品的性能不合格。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种3D打印线材生产设备,它能够生产3D打印用的线材并能够避免线材中出现收缩孔,尤其是能够避免较大直径的线材中出现收缩孔。
为了解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:一种3D打印线材生产设备,它包括芯材生产装置、包覆模具、包覆挤出机和冷却装置;其中,
所述包覆模具中设有穿线通道和包覆通道,所述包覆通道为环形结构并包围设置在所述穿线通道的外侧;
所述包覆模具连接在所述包覆挤出机上,所述包覆挤出机的出料口与所述包覆模具中的包覆通道连通以便所述包覆挤出机将物料熔融后挤出到所述包覆通道中;
所述芯材生产装置用于制备得到半成品芯材,所述半成品芯材适于从所述穿线通道中穿过并从所述包覆通道的出口端的内侧穿过,以使从所述包覆通道的出口端挤出的物料包覆在所述半成品芯材的表面以制备得到成品线材;
所述成品线材适于从所述冷却装置中穿过以便所述冷却装置对所述成品线材进行
进一步提供一种所述包覆模具的具体结构,所述包覆模具中还设有进料通道,所述进料通道与所述包覆通道连通;
所述包覆挤出机的出料口与所述进料通道连通并通过所述进料通道间接地与所述包覆通道连通。
进一步提供一种所述进料通道的具体结构,所述进料通道包括接料段通道和螺旋段通道;
所述包覆挤出机的出料口与所述接料段通道的一端连通,所述接料段通道的另一端与所述螺旋段通道的一端连通,所述螺旋段通道的另一端与所述包覆通道连通;
所述螺旋段通道包围设置在所述穿线通道的外侧。
进一步提供一种所述冷却装置的具体结构,所述冷却装置包括第一冷水槽,所述成品线材从所述第一冷水槽中穿过,所述第一冷水槽中装有用于冷却所述成品线材的冷却水。
进一步提供一种所述芯材生产装置的具体结构,所述芯材生产装置包括芯材挤出机、芯材模具、热水槽和第二冷水槽;其中,
所述芯材模具连接在所述芯材挤出机上,所述芯材挤出机用于将物料熔融后从所述芯材模具中挤出以制备得到所述半成品芯材;
所述半成品芯材依次穿过所述热水槽和所述第二冷水槽后从所述穿线通道中穿过并从所述包覆通道的出口端的内侧穿过;
所述热水槽和所述第二冷水槽中分别装有用于冷却所述半成品芯材的冷却水,所述热水槽中的冷却水的温度高于所述第二冷水槽中的冷却水的温度。
进一步,所述包覆挤出机和所述芯材挤出机上分别连接有干燥料斗和真空上料机。
进一步,所述3D打印线材生产设备还包括用于牵引所述成品线材移动的牵引机,所述成品线材穿过所述冷却装置后延伸到所述牵引机中。
进一步,所述3D打印线材生产设备还包括用于检测所述成品线材的直径的测径仪,所述成品线材依次穿过所述冷却装置、所述测径仪和所述牵引机。
进一步,所述3D打印线材生产设备还包括用于收卷所述成品线材的收卷机和用于储存一定长度的所述成品线材的储线架;
所述成品线材穿过所述牵引机后缠绕连接在所述储线架上然后连接在所述收卷机上。
进一步提供一种所述储线架的具体结构,所述储线架包括固定架、滑座、移动驱动机构、多个第一储线轮和多个第二储线轮;其中,
所述滑座滑动连接在所述固定架上;
所述第一储线轮旋转连接在所述固定架上,所述第二储线轮旋转连接在所述滑座上;
所述成品线材穿过所述牵引机后缠绕连接在所述第一储线轮和所述第二储线轮上然后连接到所述收卷机上;
所述移动驱动机构连接在所述固定架上,所述移动驱动机构与所述滑座相连并用于驱动所述滑座移动进而带动所述第二储线轮朝向或背向所述第一储线轮移动。
采用了上述技术方案后,所述芯材生产装置生产出来的半成品芯材会从所述穿线通道中穿过,同时还从所述包覆通道的出口端的内侧穿过,所述包覆挤出机内的物料熔融后被挤入所述包覆通道中,然后物料从所述包覆通道的出口端被挤出并包覆在所述半成品芯材的表面以制备得到成品线材,其中所述成品线材包括所述半成品芯材和包覆在所述半成品芯材外侧的包覆层,所述半成品芯材和所述包覆层的材质相同。
在生产直径达到4mm以上的线材时,首先由所述芯材生产装置制备得到半成品芯材,半成品芯材的直径较小可以为1.75mm左右,正因为半成品芯材的直径较小所以半成品芯材在冷却时能够直接冷却到芯部而不会出现收缩孔。然后完全冷却凝固的半成品芯材从所述穿线通道中穿过以及从所述包覆通道的出口端的内侧穿过,所述包覆通道中的物料包覆在所述半成品芯材的表面后形成一层包覆层,包覆层的外径可以达到4mm以上,进而成功制备得到直径达到4mm以上的线材。由于包覆层的壁厚较小,所以包覆层在冷却时也不会出现收缩孔,因此整个成品线材内均不会出现收缩孔,能够满足3D打印的需要。使用本申请实施例的3D打印线材生产设备能够生产出直径在4mm以上的大直径的线材,并能够避免线材中出现收缩孔。
附图说明
图1为现有技术中的线材中出现收缩孔的结构示意图;
图2为本实用新型的3D打印线材生产设备的主视图;
图3为本实用新型的3D打印线材生产设备的俯视图;
图4为本实用新型的包覆模具和包覆挤出机的结构示意图;
图5为本实用新型的包覆模具的结构示意图;
图6为本实用新型的储线架的结构示意图;
图7为本实用新型的第一冷水槽的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1~7所示,一种3D打印线材生产设备,它包括芯材生产装置100、包覆模具1、包覆挤出机2和冷却装置3;其中,
所述包覆模具1中设有穿线通道4和包覆通道5,所述包覆通道5为环形结构并包围设置在所述穿线通道4的外侧;
所述包覆模具1连接在所述包覆挤出机2上,所述包覆挤出机2的出料口与所述包覆模具1中的包覆通道5连通以便所述包覆挤出机2将物料熔融后挤出到所述包覆通道5中;
所述芯材生产装置100用于制备得到半成品芯材6,所述半成品芯材6适于从所述穿线通道4中穿过并从所述包覆通道5的出口端的内侧穿过,以使从所述包覆通道5的出口端挤出的物料包覆在所述半成品芯材6的表面以制备得到成品线材7;
所述成品线材7适于从所述冷却装置3中穿过以便所述冷却装置3对所述成品线材7进行冷却定型;具体的,所述芯材生产装置100生产出来的半成品芯材6会从所述穿线通道4中穿过,同时还从所述包覆通道5的出口端的内侧穿过,所述包覆挤出机2内的物料熔融后被挤入所述包覆通道5中,然后物料从所述包覆通道5的出口端被挤出并包覆在所述半成品芯材6的表面以制备得到成品线材7,其中所述成品线材7包括所述半成品芯材6和包覆在所述半成品芯材6外侧的包覆层8,所述半成品芯材6和所述包覆层8的材质相同。
进一步具体的,在生产直径达到4mm以上的线材时,首先由所述芯材生产装置100制备得到半成品芯材6,半成品芯材6的直径较小可以为1.75mm左右,正因为半成品芯材6的直径较小所以半成品芯材6在冷却时能够直接冷却到芯部而不会出现收缩孔9。然后完全冷却凝固的半成品芯材6从所述穿线通道4中穿过以及从所述包覆通道5的出口端的内侧穿过,所述包覆通道5中的物料包覆在所述半成品芯材6的表面后形成一层包覆层8,包覆层8的外径可以达到4mm以上,进而成功制备得到直径达到4mm以上的线材。由于包覆层8的壁厚较小,所以包覆层8在冷却时也不会出现收缩孔9,因此整个成品线材7内均不会出现收缩孔9,能够满足3D打印的需要。使用本申请实施例的3D打印线材生产设备能够生产出直径在4mm以上的大直径的线材,并能够避免线材中出现收缩孔9。
如图4、5所示,所述包覆模具1中还可以设有进料通道10,所述进料通道10与所述包覆通道5连通;
所述包覆挤出机2的出料口与所述进料通道10连通并通过所述进料通道10间接地与所述包覆通道5连通。
具体的,所述进料通道10可以包括接料段通道11和螺旋段通道12;
所述包覆挤出机2的出料口与所述接料段通道11的一端连通,所述接料段通道11的另一端与所述螺旋段通道12的一端连通,所述螺旋段通道12的另一端与所述包覆通道5连通;
所述螺旋段通道12包围设置在所述穿线通道4的外侧;具体的,包覆挤出机2中的物料从所述接料段通道11流入所述螺旋段通道12然后流入所述包覆通道5中,然后从所述包覆通道5的出口端挤出并包覆在所述半成品芯材6的表面。在所述螺旋段通道12中,物料被螺旋分配进而能够均匀的包覆在所述半成品芯材6的表面。
如图2、3、7所示,所述冷却装置3可以包括第一冷水槽,所述成品线材7从所述第一冷水槽中穿过,所述第一冷水槽中装有用于冷却所述成品线材7的冷却水。
具体的,所述第一冷水槽例如但不限于以下结构,它包括第一机架13、第一槽体14、第一水箱15、第一水泵16和第一回水管17;其中,
所述第一槽体14连接在所述第一机架13上,所述第一槽体14中装有冷却水,所述成品线材7从所述第一槽体14中穿过进而被所述第一槽体14中的冷却水冷却降温;
所述第一水箱15和所述第一水泵16均连接在所述第一机架13上,所述第一水泵16分别与所述第一水箱15和所述第一槽体14相连并用于将所述第一水箱15中的冷却水抽送到所述第一槽体14中;
所述第一回水管17的一端与所述第一槽体14相连,所述第一回水管17的另一端与所述第一水箱15相连,以使所述第一槽体14中的冷却水回流到所述第一水箱15中。
如图2、3所示,所述芯材生产装置100可以包括芯材挤出机18、芯材模具19、热水槽20和第二冷水槽21;其中,
所述芯材模具19连接在所述芯材挤出机18上,所述芯材挤出机18用于将物料熔融后从所述芯材模具19中挤出以制备得到所述半成品芯材6;
所述半成品芯材6依次穿过所述热水槽20和所述第二冷水槽21后从所述穿线通道4中穿过并从所述包覆通道5的出口端的内侧穿过;
所述热水槽20和所述第二冷水槽21中分别装有用于冷却所述半成品芯材6的冷却水,所述热水槽20中的冷却水的温度高于所述第二冷水槽21中的冷却水的温度;具体的,所述芯材挤出机18将物料熔融后挤入所述芯材模具19中,然后物料从所述芯材模具19中挤出以得到所述半成品芯材6,半成品芯材6从所述热水槽20和所述第二冷水槽21中穿过然后被冷却凝固,冷却凝固后的半成品芯材6再穿过所述包覆模具1中的穿线通道4。进一步具体的,所述热水槽20中冷却水的温度低于刚挤出的半成品芯材6的温度,因此所述热水槽20能够对所述半成品芯材6进行一个初步的冷却,又因为所述热水槽20中冷却水的温度高于所述第二冷水槽21中冷却水的温度,因此半成品芯材6先在所述热水槽20中进行初步冷却然后在所述第二冷水槽21中完全冷却,能够放缓冷却的速度,半成品线材7在热水槽20中浸泡能够消除内部的应力。
其中,所述芯材模具19、所述芯材挤出机18和所述包覆挤出机2的具体结构均为现有技术。
在本实施例中,所述第二冷水槽21包括第二机架、第二槽体、第二水箱、第二水泵和第二回水管;其中,
所述第二槽体连接在所述第二机架上,所述第二槽体中装有冷却水,所述半成品芯材6从所述第二槽体中穿过进而被所述第二槽体中的冷却水冷却降温;
所述第二水箱和所述第二水泵均连接在所述第二机架上,所述第二水泵分别与所述第二水箱和所述第二槽体相连并用于将所述第二水箱中的冷却水抽送到所述第二槽体中;
所述第二回水管的一端与所述第二槽体相连,所述第二回水管的另一端与所述第二水箱相连,以使所述第二槽体中的冷却水回流到所述第二水箱中。
在本实施例中,所述热水槽20包括第三机架、第三槽体、第三水箱、第三水泵、第三回水管和加热器;其中,
所述第三槽体连接在所述第三机架上,所述第三槽体中装有冷却水,所述半成品芯材6从所述第三槽体中穿过进而被所述第三槽体中的冷却水冷却降温;
所述第三水箱和所述第三水泵均连接在所述第三机架上,所述第三水泵分别与所述第三水箱和所述第三槽体相连并用于将所述第三水箱中的冷却水抽送到所述第三槽体中;
所述第三回水管的一端与所述第三槽体相连,所述第三回水管的另一端与所述第三水箱相连,以使所述第三槽体中的冷却水回流到所述第三水箱中;
所述加热器安装在所述第三槽体中并用于加热所述第三槽体中的冷却水。
如图2所示,所述包覆挤出机2和所述芯材挤出机18上分别可以连接有干燥料斗22和真空上料机23;具体的,所述真空上料机23将物料输送到所述干燥料斗22中,所述干燥料斗22去除物料中的水分,然后干燥料斗22中的物料再对应的落入所述包覆挤出机2和所述芯材挤出机18中。其中,所述真空上料机23和所述干燥料斗22均为现有技术。
如图2所示,所述3D打印线材生产设备还可以包括用于牵引所述成品线材7移动的牵引机24,所述成品线材7穿过所述冷却装置3后延伸到所述牵引机24中。
如图2所示,所述3D打印线材生产设备还可以包括用于检测所述成品线材7的直径的测径仪25,所述成品线材7依次穿过所述冷却装置3、所述测径仪25和所述牵引机24。
如图2所示,所述3D打印线材生产设备还可以包括用于收卷所述成品线材7的收卷机26和用于储存一定长度的所述成品线材7的储线架27;
所述成品线材7穿过所述牵引机24后缠绕连接在所述储线架27上然后连接在所述收卷机26上;具体的,所述收卷机26用于将成品线材7收卷成盘以方便3D打印时直接使用,当所述收卷机26收满后换盘的一段时间内,所述储线架27能够储存一定长度的成品线材7,进而不必停机,能够连续生产。其中,所述牵引机24、所述测径仪25和所述收卷机26的具体结构均为本领域技术人员熟知的现有技术,本实施例中不作具体赘述。
如图6所示,所述储线架27可以包括固定架28、滑座29、移动驱动机构、多个第一储线轮30和多个第二储线轮31;其中,
所述滑座29滑动连接在所述固定架28上;
所述第一储线轮30旋转连接在所述固定架28上,所述第二储线轮31旋转连接在所述滑座29上;
所述成品线材7穿过所述牵引机24后缠绕连接在所述第一储线轮30和所述第二储线轮31上然后连接到所述收卷机26上;
所述移动驱动机构连接在所述固定架28上,所述移动驱动机构与所述滑座29相连并用于驱动所述滑座29移动进而带动所述第二储线轮31朝向或背向所述第一储线轮30移动;具体的,当所述第二储线轮31背向所述第一储线轮30移动时能够储存所述成品线材7,当所述第二储线轮31朝向所述第一储线轮30移动时能够释放所述成品线材7。
在本实施例中,所述固定架28具有第一轮轴32,所述第一储线轮30均旋转连接在所述第一轮轴32上,所述滑座29具有第二轮轴33,所述第二储线轮31均旋转连接在所述第二轮轴33上。
所述移动驱动机构包括传动带、动力部件和至少两个传动轮;其中,所述传动轮旋转连接在所述固定架28上,所述传动带绕接在至少两个所述传动轮上并与所述滑座29相连,所述动力部件与所述传动轮相连并用于驱动所述传动轮旋转,进而通过所述传动带带动所述滑座29移动。具体的,所述传动轮可以为同步带轮,所述传动带可以为同步带。
综上所述,所述芯材生产装置100生产出来的半成品芯材6会从所述穿线通道4中穿过,同时还从所述包覆通道5的出口端的内侧穿过,所述包覆挤出机2内的物料熔融后被挤入所述包覆通道5中,然后物料从所述包覆通道5的出口端被挤出并包覆在所述半成品芯材6的表面以制备得到成品线材7,其中所述成品线材7包括所述半成品芯材6和包覆在所述半成品芯材6外侧的包覆层8,所述半成品芯材6和所述包覆层8的材质相同。
在生产直径达到4mm以上的线材时,首先由所述芯材生产装置100制备得到半成品芯材6,半成品芯材6的直径较小可以为1.75mm左右,正因为半成品芯材6的直径较小所以半成品芯材6在冷却时能够直接冷却到芯部而不会出现收缩孔9。然后完全冷却凝固的半成品芯材6从所述穿线通道4中穿过以及从所述包覆通道5的出口端的内侧穿过,所述包覆通道5中的物料包覆在所述半成品芯材6的表面后形成一层包覆层8,包覆层8的外径可以达到4mm以上,进而成功制备得到直径达到4mm以上的线材。由于包覆层8的壁厚较小,所以包覆层8在冷却时也不会出现收缩孔9,因此整个成品线材7内均不会出现收缩孔9,能够满足3D打印的需要。使用本申请实施例的3D打印线材生产设备能够生产出直径在4mm以上的大直径的线材,并能够避免线材中出现收缩孔9。
以上所述的具体实施例,对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种3D打印线材生产设备,其特征在于,它包括芯材生产装置(100)、包覆模具(1)、包覆挤出机(2)和冷却装置(3);其中,
所述包覆模具(1)中设有穿线通道(4)和包覆通道(5),所述包覆通道(5)为环形结构并包围设置在所述穿线通道(4)的外侧;
所述包覆模具(1)连接在所述包覆挤出机(2)上,所述包覆挤出机(2)的出料口与所述包覆模具(1)中的包覆通道(5)连通以便所述包覆挤出机(2)将物料熔融后挤出到所述包覆通道(5)中;
所述芯材生产装置(100)用于制备得到半成品芯材(6),所述半成品芯材(6)适于从所述穿线通道(4)中穿过并从所述包覆通道(5)的出口端的内侧穿过,以使从所述包覆通道(5)的出口端挤出的物料包覆在所述半成品芯材(6)的表面以制备得到成品线材(7);
所述成品线材(7)适于从所述冷却装置(3)中穿过以便所述冷却装置(3)对所述成品线材(7)进行冷却定型。
2.根据权利要求1所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,
所述包覆模具(1)中还设有进料通道(10),所述进料通道(10)与所述包覆通道(5)连通;
所述包覆挤出机(2)的出料口与所述进料通道(10)连通并通过所述进料通道(10)间接地与所述包覆通道(5)连通。
3.根据权利要求2所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,
所述进料通道(10)包括接料段通道(11)和螺旋段通道(12);
所述包覆挤出机(2)的出料口与所述接料段通道(11)的一端连通,所述接料段通道(11)的另一端与所述螺旋段通道(12)的一端连通,所述螺旋段通道(12)的另一端与所述包覆通道(5)连通;
所述螺旋段通道(12)包围设置在所述穿线通道(4)的外侧。
4.根据权利要求1所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,所述冷却装置(3)包括第一冷水槽,所述成品线材(7)从所述第一冷水槽中穿过,所述第一冷水槽中装有用于冷却所述成品线材(7)的冷却水。
5.根据权利要求1所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,所述芯材生产装置(100)包括芯材挤出机(18)、芯材模具(19)、热水槽(20)和第二冷水槽(21);其中,
所述芯材模具(19)连接在所述芯材挤出机(18)上,所述芯材挤出机(18)用于将物料熔融后从所述芯材模具(19)中挤出以制备得到所述半成品芯材(6);
所述半成品芯材(6)依次穿过所述热水槽(20)和所述第二冷水槽(21)后从所述穿线通道(4)中穿过并从所述包覆通道(5)的出口端的内侧穿过;
所述热水槽(20)和所述第二冷水槽(21)中分别装有用于冷却所述半成品芯材(6)的冷却水,所述热水槽(20)中的冷却水的温度高于所述第二冷水槽(21)中的冷却水的温度。
6.根据权利要求5所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,所述包覆挤出机(2)和所述芯材挤出机(18)上分别连接有干燥料斗(22)和真空上料机(23)。
7.根据权利要求1所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,还包括用于牵引所述成品线材(7)移动的牵引机(24),所述成品线材(7)穿过所述冷却装置(3)后延伸到所述牵引机(24)中。
8.根据权利要求7所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,还包括用于检测所述成品线材(7)的直径的测径仪(25),所述成品线材(7)依次穿过所述冷却装置(3)、所述测径仪(25)和所述牵引机(24)。
9.根据权利要求7所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,还包括用于收卷所述成品线材(7)的收卷机(26)和用于储存一定长度的所述成品线材(7)的储线架(27);
所述成品线材(7)穿过所述牵引机(24)后缠绕连接在所述储线架(27)上然后连接在所述收卷机(26)上。
10.根据权利要求9所述的3D打印线材生产设备,其特征在于,所述储线架(27)包括固定架(28)、滑座(29)、移动驱动机构、多个第一储线轮(30)和多个第二储线轮(31);其中,
所述滑座(29)滑动连接在所述固定架(28)上;
所述第一储线轮(30)旋转连接在所述固定架(28)上,所述第二储线轮(31)旋转连接在所述滑座(29)上;
所述成品线材(7)穿过所述牵引机(24)后缠绕连接在所述第一储线轮(30)和所述第二储线轮(31)上然后连接到所述收卷机(26)上;
所述移动驱动机构连接在所述固定架(28)上,所述移动驱动机构与所述滑座(29)相连并用于驱动所述滑座(29)移动进而带动所述第二储线轮(31)朝向或背向所述第一储线轮(30)移动。
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