一种利用PET材料为成型线材的3D打印喷头的制作方法

本发明涉及一种利用pet材料为成型线材的3d打印喷头。

背景技术：

当前，3d打印技术(3d-printing)在世界范围内获得广泛关注与重视。在中国，伴随着当前发展智能制造、创建创新型社会的国家战略实施，尤其是《中国制造2025战略》中多次强调指出要培育3d打印产业发展，并将3d打印技术列为我国未来智能制造的重点技术来大力扶持，3d打印技术在中国也迎来新的发展机遇期。

3d打印技术其前身即为起源于美国的快速成型(rapidprototyping)技术。其基本原理为:数字分层-物理层积，即首先对被打印对象建立数字模型并进行数字分层，获得每层的、二维的加工路径或轨迹；然后，选择合适的材料及相应的工艺方式，在上述获得的每层、二维数字路径驱动下，逐层打印，并最终累积制造出被打印的对象。3d打印技术突破传统切削加工方式，是一种成长式的加工方式，大大提高了材料利用率，是颠覆传统制造方式的革命性制造技术，国内称之为“增材制造”。3d打印技术具有很高的加工柔性和很快的市场响应速度，在工业造型、包装、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天和影视等领域得到良好的应用。

目前fdm打印材料大多为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物(abs)、聚乳酸(pla)、聚碳酸酯(pc)、聚苯砜(ppsf)和聚对苯二甲酸乙二醇酯－1，4－环己烷二甲醇酯(petg)，所以打印喷头也都是根据这几种材料设计制造的。对于当前大量回收的塑料瓶材料，即pet材料，还没有相应的喷头去打印，原因在于pet结晶速率过慢，要设计加入成核剂来提高结晶速率。因此发明设计一种针对pet材料的打印喷头是很重要的，可以用来解决回收塑料瓶，并且让3d打印走向普遍化，走向大众化。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种利用pet材料为成型线材的3d打印喷头，该打印喷头可以解决pet材料结晶速率过慢的问题，具有更强的适用性和可靠性。

本发明所采用的技术方案为：一种利用pet材料为成型线材的3d打印喷头，其特征在于：包括支架，在支架上设有成核剂输送机构、混合搅拌机构、混合容器、加热机构、喷嘴，所述成核剂输送机构的成核剂出料口与混合容器相连通，在混合容器上设有pet进料口，所述混合搅拌机构的搅拌杆伸入混合容器内，对pet材料和成核剂材料进行混合搅拌，所述加热机构的两端分别与混合容器和喷嘴相连。

按上述技术方案，所述混合搅拌机构包括搅拌杆，所述搅拌杆的上端设有搅拌驱动装置，下端连接有搅拌螺杆，所述搅拌螺杆包括交替设置的右旋螺纹和左旋螺纹，交替设置的右旋螺纹和左旋螺纹伸入混合容器内及加热机构内。

按上述技术方案，所述搅拌驱动装置包括固设在支架上第一减速马达，所述第一减速马达的输出轴通过联轴器与搅拌杆相连。

按上述技术方案，所述成核剂输送机构包括安设在支架上的第二减速马达、成核剂输送螺杆、成核剂螺杆套筒，所述第二减速马达的输出轴与成核剂输送螺杆相连，所述成核剂螺杆套筒套装在成核剂输送螺杆外，在成核剂螺杆套筒的下端部设有成核剂出料口与混合容器相连。

按上述技术方案，所述加热机构包括环形加热块，在环形加热块内设有与混合容器相连通的加热腔体。

按上述技术方案，所述支架包括上框架和下框架，两框架通过固定杆相连。

按上述技术方案，在支架上设有驱动支架向x轴向移动的x轴移动机构和驱动支架向y轴移动的y轴移动机构。

按上述技术方案，所述搅拌螺杆的前端设有右旋螺纹，中端设有左旋螺纹、末端设有右旋螺纹。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明通过采用螺杆推进的方式向熔融pet材料中加入成核剂，解决了pet材料结晶速率过慢的问题，使得fdm型3d打印机可以使用pet材料作为为打印材料，具有更强的适用性和可靠性。

2.本发明通过设置搅拌螺杆，由前端右旋螺纹、中部左旋螺纹和末端右旋螺纹三部分组成，通过中部左旋螺纹和前端右旋螺纹旋向的不同，保证了成核剂与粘流态pet的充分混合，通过前端和末端右旋螺纹的旋转，带动螺纹间距里的混合物向下运动，保证了混合物的稳定挤出。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的送料螺杆的结构示意图；

图3为本发明的送成核剂螺杆套筒结构示意图。

图中：1.第一减速马达，2.联轴器，3.x轴移动机构，4.送料螺杆，5.y轴移动机构，6.混合容器，7.下框架，8.第二减速马达，9.联轴器，10.成核剂螺杆，11.上框架，12.固定杆，13.成核剂螺杆套筒，14.进料口，15.加热机构，16.喷嘴，17.光滑圆柱杆，18.右旋螺纹，19.左旋螺纹，20.右旋螺纹，21.成核剂出料口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，本实施例提供了一种利用pet材料为成型线材的3d打印喷头，包括支架，所述支架包括上框架11和下框架7，两框架四周通过固定杆12相连。在支架上设有成核剂输送机构、混合搅拌机构、混合容器6、加热机构15、喷嘴16，所述成核剂输送机构的成核剂出料口与混合容器6相连通，在混合容器6的侧面设有pet进料口14，所述混合搅拌机构的搅拌杆伸入混合容器内，对pet材料和成核剂材料进行混合搅拌，所述加热机构的两端分别与混合容器6和喷嘴16相连。

所述成核剂输送机构包括安设在上框架11上的第二减速马达8、成核剂输送螺杆10、成核剂螺杆套筒13，所述第二减速马达的输出轴通过联轴器9与成核剂输送螺杆10相连，所述成核剂螺杆套筒13套装在成核剂输送螺杆10外，在成核剂螺杆套筒13的上端部设有成核剂进料口，下端部设有成核剂出料口21与混合容器6相连。减速电机8带动送成核剂螺杆10的转动，从而实现成核剂稳定送到下方，再通过成核剂口21将成核剂稳定送入混合容器6。

所述混合搅拌机构包括搅拌杆4，所述搅拌杆4的上端设有搅拌驱动装置，下端通过光滑圆柱杆17连接有搅拌螺杆。其中，搅拌杆4和成核剂输送螺杆10平行设置。所述搅拌驱动装置包括固设在上框架11上第一减速马达1，所述第一减速马达1的输出轴通过联轴器2与搅拌杆4相连。所述搅拌螺杆的前端设有右旋螺纹18，中端设有左旋螺纹19，末端设有右旋螺纹20，末端的右旋螺20部分伸入加热机构内。

所述加热机构15包括环形加热块，加热块附在混合容器6外侧，并设在下框架7的下端，在环形加热块内设有与混合容器相连通的加热腔体。

本实施例中，还可以在支架上设有驱动支架向x轴向移动的x轴移动机构3和驱动支架向y轴移动的y轴移动机构5。整机通过x轴移动机构3和y轴移动机构5连接到3d打印机上。

本发明的工作过程为：打印材料pet通过pet进料口14进入混合容器6中，缠绕在搅拌螺杆上。第二减速马达8的转动带动成核剂螺杆10的转动，从而把成核剂套筒13中的成核剂稳定的送到下方的混合容器6的成核剂口21，从而将成核剂加入到混合容器6中。加热块附在混合容器6外面，加热块加热混合容器6中的pet材料，将其加热到熔融态，通过搅拌螺杆旋向的不同实现熔融态pet材料和成核剂的充分混合。通过搅拌螺杆的转动带动混合物的下压，进而送到喷嘴16，然后挤出。整个喷头通过x轴移动机构3和y轴移动机构5连接在3d打印机上，通过程序控制喷头的移动打印。