一种三维打印机.pdf

本发明提供了一种三维打印机，包括机架、供料单元、打印头、打印头移动机构和打印平台；所述供料单元，与所述打印头连通用于向所述打印头供应用于打印的物料；所述打印头移动机构设置在所述机架上与所述打印头相连，驱动所述打印头在多个维度上运动；所述打印头，包括进料元件、打印物料排出机构和打印头喷嘴；所述打印物料排出机构形成有上腔和下腔，上腔与所述进料元件相连通用于接收所述进料元件传送来的打印物料，所述上腔的底壁包括形成为漏斗状并具有通孔，一根螺杆从所述上腔经由所述通孔延伸至所述下腔，所述螺杆的底端邻近并对准与所述下腔底部连通的喷嘴。通过该打印机能够直接对废旧塑料进行快速打印，有利于节约打印成本并保护环境。

1.  一种三维打印机，包括机架、供料单元、打印头、打印头移动机构和打印平台；
其特征在于，
所述供料单元，与所述打印头连通用于向所述打印头供应用于打印的物料；
所述打印头移动机构设置在所述机架上与所述打印头相连，驱动所述打印头在多个维度上运动；
所述打印头，包括进料元件、打印物料排出机构和打印头喷嘴；所述打印物料排出机构形成有上腔和下腔，上腔与所述进料元件相连通用于接收所述进料元件传送来的打印物料，所述上腔的底壁包括形成为漏斗状并具有通孔，一根螺杆从所述上腔经由所述通孔延伸至所述下腔，所述螺杆的底端邻近并对准与所述下腔底部连通的喷嘴。

2.  根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述上腔的直径大于所述下腔的直径，所述下腔的直径大于所述上腔底壁上通孔的直径。

3.  根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述螺杆的上端通过联轴器与设置在所述上腔上端的电机相连。

4.  根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述螺杆的底部形成有尖端，所述尖端与所述喷嘴的通道对准。

5.  根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，在所述下腔上设置有加热单元，以将所述下腔中打印物料加热融化成熔融态。

6.  根据权利要求5所述的三维打印机，其特征在于，所述加热单元设置在所述下腔的下部，临近所述喷口的位置。

7.  根据权利要求6所述的三维打印机，其特征在于，所述下腔采用铝合金材料制作而成。

8.  根据权利要求5-7中任一项所述的三维打印机，其特征在于，所述下腔上还设置有散热单元，所述散热单元包括散热片与风扇，所述散热片设置在所述下腔体的外壁上，所述风扇设置在所述散热片上。

9.  根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述供料单元包括敞开式料斗；所述敞开式料斗下侧采用倾斜通道和螺杆泵腔体上侧的进料元件相连通。

10.  根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于，所述供料单元的漏斗 中设置有塑料粉碎装置，所述三维打印机用于对回收塑料进行直接打印。

一种三维打印机
技术领域
本发明属于机械领域，涉及一种三维物品形成装置，尤其是一种三维打印机。
背景技术
三维打印技术已经应用于工业领域，例如塑料成型、食品等工业产品的制作上，采用三维打印技术成型已经成为本领域的现有技术。
以塑料物品打印为例，现有的三维打印技术通常采用塑料线材作为打印耗材，将线材卷绕在盘上，逐渐供应到打印机中。所述线材在打印机中被融化，然后经由打印头排出，堆积在打印平台上形成预定的形状。然而这种技术方案仅仅只限于将能够形成为线材的物品供应到打印机中。对于难以形成线材的物品，以食品为例，在食品三维打印中由于食品的特定物理属性不适于通过上述线材的方式供应，或者不适于以线材的方式精确供应，通常采用柱塞泵的方式来实现三维打印的物料供给。一种柱塞泵的供应方式包括，所述柱塞泵形成为针管的结构，在针管中容纳预定量的食品原料，例如巧克力，通过针管的柱塞挤压逐渐地将所述食品排出到打印平台上形成预定的形状。
现有技术中对于塑料的打印局限于将所述塑料形成为线材，这样对于废旧塑料的利用变得成本过高，而且由于仅仅只有少数的几种塑料容易形成为线材，从而对于塑料材料的使用范围也带来限制。进一步地，对于不能够形成为线材的食品而言，采用柱塞泵的方式来进行打印每次只能打印较小的数量，降低了打印的效率。
由此可见，现有技术中需要一种新的三维打印设备能够对于非线材的三维打印物品进行大批量的打印，并且保证打印的精度和成型质量。
发明内容
本发明正是基于现有技术的上述需求而提出的，本发明要解决的技术问题是提供一种三维物品成型装置，该装置能够降低对成型材料物理特性的依赖同时保证较高的打印精度。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面提供了一种三维打印机，包括机架、供料单元、打印头、打印头移动机构和打印平台；所述供料单元，与所述打印头连通用于向所述打印头供应用于打印的物料；所述打印头移动机构设置在所 述机架上与所述打印头相连，驱动所述打印头在多个维度上运动；所述打印头，包括进料元件、打印物料排出机构和打印头喷嘴；所述打印物料排出机构形成有上腔和下腔，上腔与所述进料元件相连通用于接收所述进料元件传送来的打印物料，所述上腔的底壁包括形成为漏斗状并具有通孔，一根螺杆从所述上腔经由所述通孔延伸至所述下腔，所述螺杆的底端邻近并对准与所述下腔底部连通的喷嘴。
通过上述打印机的设置可以直接用于打印非线材状的物料，同时由于打印头的结构合理能够实现连续的供料，此外,所述打印头由于设置了上下两腔还能够避免物料的阻塞。
附图说明
图1是本发明实施例的三维打印机结构图；
图2是本发明实施例的供料单元结构图
图3是本发明实施例的打印单元的结构图
图4是本发明实施例的打印单元的内部结构剖面图
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细的说明，需要注意的是该具体实施方式仅仅是对本发明优选技术方案的举例，并不能理解为对本发明保护范围的限制。
本实施例公开了一种塑料颗粒3D打印机。图1示出了本发明实施例的总体结构。
本发明实施例的塑料颗粒3D打印机包括：供料单元1、机架2、打印头3、打印头移动机构4、打印平台5。
所述机架用于支撑所述塑料颗粒3D打印机的其它结构。本实施例中的机架包括上框、立柱和下框。如图1所示，所述上框为三角形，优选地，所述三角形为等边三角形，具有长度相等的三条边，每一条边均由一根直线型的杆形成，三根杆分别位于所述三角形的三条边上。所述在所述三角形的三个角部通过连接件将所述三根杆连接起来。所述连接件包括内连接件和外连接件。所述外连接件的形成于所述三角形的外侧，包括角部和两个臂部，所述两个臂部分别与所述三角形中相邻的两根杆的端部固定连接，所述角部形成为圆角，通过这种外连接件的连接能够使得3D打印机的外框的保持可靠的固定同时能够避免尖锐棱角的出现 减少对使用者可能产生的伤害。所述内连接件设置于所述三角形内的角部位置，所述内连接件包括两个臂部和连接部，所述两个臂部分别与所述三角形中相邻的两个杆的端部固定连接，所述连接部形成为平板状，连接所述两个臂部，平板状的所述连接部与所述三角形的角部之间形成有预定的间隙。所述间隙用于容纳所述机架的立柱，所述机架的立柱与所述内连接件的连接部固定连接。通过这种内连接件的设计能够进一步地提高所述机架的稳固程度同时将所述立柱与所述上框可靠地连接起来同时保证了整个机架造型的光滑有利于包装与使用。所述上框的顶部优选地设置有盖板，所述供料单元1设置在所述盖板之上。
所述立柱优选地采用竖直的杆形成，所述杆的数量为三根，分别与所上框的三个角对应设置，三根所述立柱上端与所述上框固定连接其下端与所述下框固定连接。
所述下框形成于所述框架的下部，其结构优选地与所述上框的结构相同。更进一步优选地地，所述下框包括上下对齐的两个三角形构件，两个所述三角形构件的外连接件为一体成型，两个所述三角形构件的内连接件也为一体成型。这种双框架的下框结构能够进一步地提高所述框架的稳定性，同时有利于在所述下框上安装相应的3D打印机结构。
当使用非线材状的塑料进行打印时，其供料单元是本领域需要解决的一个技术问题，在现有技术中塑料往往是以线材的形式成型并供应的，但是对于回收塑料而言将其加工成线材会极大地增加成本，而对于非线材在三维打印机中的准确供料现有技术中没有披露。
所述打印头移动机构4包括直线运动模块、连杆和打印头安装平台。如图1所示，所述直线运动模块用于在所述三根立柱上做上下运动。所述直线运动模块包括驱动电机、传动机构、滑块和导轨，所述导轨的数量优选地包括三根，分别设置在三根所述立柱上，所述驱动电机通过传动机构带动滑块在滑轨上滑动，从而驱使所述滑块沿着所述立柱的上下方向运动。所述连杆的一端通过球节与滑块相连，另一端通过球节与打印头安装平台相连；为了增加打印头安装平台的稳定性，所述连杆的数量为两根。所述打印头安装平台用于固定安装所述打印头。这样，当滑块被驱动电机在三个立柱的导轨上做上下移动时，滑块的上下移动通过所述连杆转化为所述供料机构及打印头安装平台的三维移动，从而带动所述打印 头做三维运动。
优选地，本实施例中的打印头安装平台形成为块状，所述块状的打印头安装平台固定设置在所述打印头的外围。通过这种结构的设计使得所述打印头和所述供料单元练成一体，从而能够保证打印头稳定运动的同时保证物料的准确供应。
本发明实施例中公开的供料单元包括：供料斗、供料电机和粉碎机构。优选地,所述供料单元中设置颗粒粉碎装置,所述颗粒粉碎装置可采用被电机驱动的刀片组等。通过设置颗粒粉碎装置，可以直接打印废旧塑料，实现了废旧塑料的直接利用，从而能够节省用户的支出并保护环境。
所述打印头3的结构如图3所示，所述打印头包括进料元件31、打印物料排出机构和打印头喷嘴37。
所述进料元件31的上端与所述三维打印机中的供料单元相连通，从所述三维打印机的供料单元中接收用于打印的物料(在本发明实施例中，所述物料优选为颗粒状的塑料)，所述进料元件31的下端与所述打印物料排出机构相连，用于将所述用于打印的物料输入到打印物料排出机构当中。本发明实施例中的进料元件31优选为筒状的供料筒，所述供料桶的上端为竖直设置，下端呈倾斜方向向下开口，以便于物料以较为合理的速度输入到所述打印物料排出机构中，从而控制了所述物料在传输方向上的稳定性。
如图3、4所示，本发明实施例中的所述打印物料排出机构内部中空，形成有上腔和下腔，上腔与所述进料元件31的下端相连通用于接收所述进料元件31传送来的颗粒状塑料。所述上腔具有预定的高度和容积，当所述进料单元31供给到所述上腔当中后，由于上腔的容积可以缓冲物料的供应，避免物料直接堆积到所述打印喷头处导致喷头的阻塞。所述上腔的底壁包括形成为漏斗状，具有向下倾斜的斜坡，在所述底壁中央形成有通孔，所述上腔和所述下腔藉由所述通孔连通。
所述下腔形成于所述上腔的下方，所述上腔的底壁构成所述下腔的顶壁，这样所述上腔中的打印物料能够通过所述通孔给予所述下腔一定的压力，从而有利于所述打印物料的排出。所述下腔底部与所述打印头喷嘴37相连通，以便与所述打印物料从所述喷嘴排出。所述上腔的直径大于所述下腔的直径，所述下腔的直径大于所述上腔底壁上通孔的直径。
所述螺杆39从所述上腔经由所述通孔延伸至所述下腔。所述螺杆的上端与设置在所述上腔上端的电机32相连，所述电机32优选地采用步进电机，电机32通过联轴器38与螺杆39相连带动所述螺杆39转动。所述螺杆的下部临近所述下腔底部的喷嘴设置。优选地，所述螺杆的底部形成有尖端，所述尖端与所述喷嘴的通道对准，这样可以导引所述下腔的打印物料进入所述喷嘴的通道中。所述螺杆形成为直线的杆状，所述螺杆上形成有螺纹，所述
所述螺杆39上设置有螺纹，当所述螺杆旋转时，所述螺纹对所述打印物料产生挤压从而将所述打印物料向下排出。所述通孔的直径最小，这样在所述通孔处所述螺杆与所述通孔之间的间距最小，从而能够给予所述打印物料足够的挤压作用将所述上腔中的打印物料按照预先设定的打印量供应到所述下腔中，所述螺杆的底部设置有尖端所述尖端临近所述喷嘴的通道，这样通过所述尖端的挤压给予所述打印物料足够的压力从而按照预先设定的打印量排出。通过这种腔室和设计能够提高物料的供应精度，从而提高了打印的精度。同时由于螺纹的旋转中对所述物料产生挤压，因此这种供给单元不易堵塞能够长时间顺畅地供料。
优选的一种方案包括，所述下腔采用铝合金材料制作而成，在所述下腔上设置有加热单元36，通过所述加热单元36对所述下腔中的物料进行加热，物料被加热融化后形成为液体以便于从喷口排出从而形成目标的成型物。进一步地，所述加热装置设置在所述下腔的下部，因而离所述喷口的位置近，这样能够保证在喷口喷出时的物料被充分地加热融化。同时避免了在不需要加热的部分进行加热从而产生电能的浪费。所述加热单元36优选地通过所述加热棒35进行电加热，这种加热方式便于控制加热的温度并且能够快速地加热节省加热时间。
在所述下腔上，位于所述加热单元36的上部设置有散热单元，一种优选的散热单元包括散热片33与风扇34，所述散热片设置在所述墙体的外壁上，所述风扇设置在所述散热片上，通过风扇的风冷降低所述下腔上部的温度，避免物料在所述下腔的上部融化，从而避免了腔体的堵塞。
该打印机可以直接采用塑料颗粒材料料作为打印原料，不再需要目前广泛使用的塑料丝状原料。而目前国内外的3D打印机，采用的是1.75mm和3.0mm的塑料丝原料，这种成品原料的材料成分只能是PLA、ABS或者少量的改性尼龙。材料的局限性限制了3D打印机的应用。采用本发明实施例的塑料颗粒3D打印机可 以广泛采用多种塑料材料进行打印，不再受限于丝状材料的固有成分，对于3D打印机打印材料的拓展具有非常大的意义。进一步地，本发明实施例采用螺杆塑料挤出机直接作为3D打印机的挤出机构，配合敞开式进料口，可以实现塑料颗粒的直接打印和长时间打印，配合塑料颗粒粉碎装置，能够实现对废旧塑料的直接利用，合理利用了资源并有利于环境保护。
以上具体实施方式仅仅是对本发明优选技术方案的举例，凡是在本发明的构思下对本具体实施方式中的技术方案进行要素的简单替换和要素的简单删除均应当纳入本发明的保护范围之内。