一种敞开平台式的3D打印机的制作方法

本发明涉及一种加工设备，尤其涉及一种敞开平台式的3D打印机。

背景技术：

3D打印技术是一种将原材料进行累加成型的加工方法，也称增材制造技术。同传统的机械加工方法相比，无需太过繁杂的工艺制造过程，适用于复杂零件的制造，同时也便于个性化制造，很大程度上解除了传统制造方法的束缚。

3D打印开始在航空制造业、教育、医疗、艺术品等领域逐步得到应用，3D打印可以制造的产品包括飞机、汽车零部件，人体骨骼，人体器官等。未来3D打印必将拓展向更多的行业，得到更为广泛的应用。随着社会的发展，人们对食品的要求不再仅仅是吃饱，开始追求食品的个性化定制。因此对于食品手工技术能力的要求也将越来越高，而结果带来的是食品成本的大幅提高。将3D打印技术同食品加工相结合，加工得到个性化定制的食品，不仅使食品富有了艺术感，同时也提升其附加价值，具有广阔的应用前景。

目前已有3D打印食品方面的专利都是打印平台基于在XYZ运动结构所围成的框架内部，这种食品打印机的打印空间局限于机器内部，拿取打印成品操作不方便，且容易遗留食品残渣致使打印平台不方便清洁。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种敞开平台式的3D打印机，可应用于食品的打印，该装置在打印过程中添加食料方便，可以保证食品打印的连续性，且采用敞开式平台操作方便，易于操作和清洁。控制系统集成了常用食品材料的打印参数，能够方便用户快速选择操作，更容易推广应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种敞开平台式的3D打印机，其特征在于：包括机架结构，出料装置和运动控制系统；

所述机架结构包括打印平台(5)、平台托架(31)、框架体、几型件(18)、U型件(6)，其中：

所述打印平台(5)与平台托架(31)相连，平台托架(31)安装在X轴滑块上；

所述框架体包括侧梁(4)、横梁(16)、底板(34)、围框(1)和盖板(3)；

所述几型件(18)一侧连接U型件(6)，另一侧连接Y轴滑块(17)；

所述运动控制系统包括控制主板(35)、X轴滑块滑杆结构、Y轴滑块滑杆结构、Z轴滑块滑杆结构、X轴驱动电机(22)、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机(7)；X轴滑块滑杆结构、Y轴滑块滑杆结构、X轴驱动电机(22)、Y轴驱动电机安装在框架体内；Z轴滑块滑杆结构、Z轴驱动电机(7)安装在U型件(6)上；

所述出料装置通过托架(11)安装在Z轴滑块(23)上；所述出料装置包括送料电机(30)、联轴器(24)、料斗(10)、搅料器(21)、料筒、加热套筒(12)和喷嘴(33)；

送料电机(30)通过联轴器(24)连接搅料器(21)；搅料器(21)上段带有拨片，下段为变径的螺杆结构；搅料器(21)处于料斗(10)和料筒内；料斗(10)锥形下部与料筒连接；加热套筒(12)包覆于料筒的下半段，加热套筒(12)内置了加热块及热敏电阻(25)，热敏电阻将温度信号传输至控制主板(35)，控制主板(35)提供反馈信号给加热块；喷嘴(33)一端有内螺纹，用于连接料筒，另一端为直径0.1-0.5mm的细长出料口。

有益效果

与背景技术相比，本实用新型具有的有益效果是：

1)本实用新型通过对3D打印机机架的设计，使其打印空间开放，结合食品出料装置及便利填料的料斗设计，可实现食品的连续打印；且由于平台的开放式设计，使得打印装置方便拆取，且整个打印平台易于清洁。

2)本实用新型的3D打印机出料装置，在打印过程中方便添料，可以保证食品的连续打印，且出料装置通过托架固定，方便拆卸清理。

3)本实用新型将加热棒及热敏电阻集成为加热模块，采用不锈钢进行封装，包覆于料筒，易于拆卸维护安全性高，避免了加热过程中烫伤。且保温性好可避免由于食品冷却导致的喷嘴堵塞，保证打印过程的流畅性。

4)本实用新型中的运动控制系统，实现了常用打印食品材料的参数固化，在打印过程中易于用户选择操作。

本实用新型可应用于巧克力、奶油、果酱、面糊等粘性流体类食物的3D打印，为提高食品工业自动化、个性化水平提供有力的支持。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：本实用新型敞开平台式发的3D打印机的整体结构示意图；

图2：本实用新型敞开平台式发的3D打印机的内部结构示意图；

其中：1、围框 2、后框 3、盖板 4、侧梁 5、打印平台 6、U型件 7、Z轴电机 8、电机支架 9、托板 10、料斗 11、托架 12、加热套筒 13、滑杆 14、滑杆定位件 15、Y向滑杆支座 16、横梁 17、Y轴滑块 18、几型件 19、压片 20、皮带 21、搅料器 22、X轴电机 23、Z轴滑块 24、联轴器 25、热敏电阻 26、操控面板 27、X向滑杆支座 28、螺杆 29、皮带轮 30、送料电机 31、平台托架 32、铜柱 33、喷嘴 34、底板 35、控制主板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1和图2所示，本实施例中敞开平台式的3D打印机，包括机架结构，出料装置和运动控制系统。

所述机架结构包括打印平台(5)、平台托架(31)、框架体、几型件(18)、U型件(6)。所述打印平台(5)用于为打印物体提供平台，其与平台托架(31)相连，通过托架平台(31)与X轴滑块相连，实现平台在X轴方向的运动。

所述框架体，为铝合金材料的框架结构。铝合金材料质轻耐脏、易安装且加工成本低，用于该打印机的机架本体，具有极好的力学性能保证了该打印机的工作的可靠稳定性，利于本实用新型的推广应用。如图1和图2所示，所述框架体包括侧梁(4)、横梁(16)、底板(34)、围框(1)和盖板(3)，为打印机运动及控制主板部分提供了结构支撑。所述几型件(18)一侧连接U型件(6)背负出料装置，另一侧连接Y轴滑块(17)来实现出料装置在Y轴方向的移动。

所述运动控制系统包括控制主板(35)、X轴滑块滑杆结构、Y轴滑块滑杆结构、Z轴滑块滑杆结构、X轴驱动电机(22)、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机(7)；X轴滑块滑杆结构、Y轴滑块滑杆结构、X轴驱动电机(22)、Y轴驱动电机安装在框架体内；Z轴滑块滑杆结构、Z轴驱动电机(7)安装在U型件(6)上。

所述出料装置通过托架(11)安装在Z轴滑块(23)上。所述出料装置包括送料电机(30)、联轴器(24)、料斗(10)、搅料器(21)、料筒、加热套筒(12)和喷嘴(33)。

所述送料电机(30)为步进电机，送料电机(30)通过联轴器(24)连接搅料器(21)，为出料装置提供动力，其中联轴器(24)的存在可减缓由于在安装过程不平衡所带来的偏心扭矩。

所述料斗(10)为敞开式，锥形下部与料筒通过螺纹相连接。料斗顶部带有两块活动的盖板，若在非填料时盖板关闭，可防止异物落入安全卫生。在打印过程中填料操作方便，可以保证打印过程的连续性，适用性较强。

所述搅料器(21)，其结构为上段带有两拨片，下段为变径的螺杆结构，拨片的作用主要是为防止料斗中材料的粘结，变径的螺旋结构可电机的旋转力转化为直线推力，将料斗中的材料持续送出。其上端通过联轴器(24)过渡连接与送料步进电机(30)，下端置于料筒之中，在打印过程中为食品材料的持续挤出提供动力。

所述加热套筒(12)，其包覆于料筒的下半段，其中内置了加热块及热敏电阻(25)，采用不锈钢材料进行包覆成模块。通过热敏电阻将温度信号传输至控制板再反馈至加热模块来平衡套筒的加热温度，来确保材料打印的成型性及流畅性。

所述喷嘴(33)，一端有内螺纹，连接料筒，另一端为直径0.1-0.5mm的锥形出料口，通过出料口流出食品原料。

上述出料装置集成了对于食品打印的稳定参数及温度控制的反馈系统，能够实现对于打印物品的精准控制，且对于普通用户简单易学，便于推广。

本实用新型提供一种结构简单，操作方便，敞开平台式可用于3D打印食品的食品打印机，可用于作为巧克力、奶油、果酱、面浆等流体类食物的3D打印机，为提高食品工业自动化、个性化水平提供有力支持。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。