一种3d打印机的送料装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种3D打印机的送料装置，包括内部呈漏斗状的备料器，备料器的上方设置有固定架，固定架上安装有步进电机；备料器的下部安装有机筒，机筒内部装配有螺杆，所述的步进电机的输出端通过联轴器与螺杆伸入到备料器内的一端连接；所述的机筒的下端设置有喷头，喷头外部环绕设置有带有感温头的加热器；所述的联轴器上安装有用于搅拌加入到备料器内原料的混料器，在所述的步进电机的上方设置有风扇。本实用新型针对食品材料成型难的特性，设置了位于喷嘴处的加热装置，可使原料在喷嘴喷出时是半固态，这样材料容易堆积成三维形状；本方案中设置了混料器结构，有效地搅拌原料；设置了散热机构，对余热进行处理。
【专利说明】
一种3D打印机的送料装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种3D打印机的组成构件，具体涉及一种3D打印机的送料装置。
【背景技术】
[0002]3D打印技术是当前的研究热点，而3D打印机在许多领域也有着广阔的应用前景。3D打印能使材料快速成型，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型；随着3D打印技术的不断成熟，现在在食品行业中也会用到3D打印机进行食物类，如巧克力、糖果、奶油、土豆粉、低温塑料类石蜡等材料的成型。
[0003]对于食品行业用到的3D打印机，与其他例如工业设计、建筑、施工等技术行业中用到的3D打印机结构是有许多区别的，主要是因为食品行业用到的3D打印材料与工业上用到的材料不同，这就使得现有的工业3D打印机不能直接用于食品类材料的三维成型，原因如下:
[0004]现有的工业用3D打印机，其送料多采用柱塞式结构，在其外部为整体包覆式加温设计，这样打印食品类材料时，材料在腔体内提前全部融化成液态，从喷嘴喷出后液态材料不易成型，打印出三维形状很困难;而工业用的3D打印机，其内部的联轴器通常采用金属材料制造，由于联轴器和步进电机连接，步进电机运动时产生的热量通过联轴器传导给螺杆上，使螺杆发热融化打印材料导致食品类材料堵塞在机筒口无法送料;另外，食品材料相对于工业材料更容易凝固和融化，温度分布不均时容易堵塞机筒口导致无法送料。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种3D打印机的送料装置，该3D打印机针对于食品类材料的特性，设计了新的送料机构，使食品类材料三维成型的效率高、效果好。
[0006]为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]—种3D打印机的送料装置，包括内部呈漏斗状的备料器，备料器的上方设置有固定架，固定架上安装有步进电机;备料器的下部安装有机筒，机筒内部装配有螺杆，所述的步进电机的输出端通过联轴器与螺杆伸入到备料器内的一端连接;所述的机筒的下端设置有喷头，喷头外部环绕设置有带有感温头的加热器;所述的联轴器上安装有用于搅拌加入到备料器内原料的混料器，在所述的步进电机的上方设置有风扇。
[0008]进一步地，所述的风扇通过支撑架安装于步进电机的上方，风扇与步进电机之间留有间隙;所述的支撑架包括一个矩形的框架，框架中部设置有通透的通槽，框架的边缘分布有多个纵向截面呈L形的固定片，固定片上开设有固定孔，通过螺栓和固定孔将支撑架安装于步进电机的端面上。
[0009]进一步地，所述的步进电机的机壳上设置有散热系统，散热系统包括均匀分布于步进电机的机壳外壁上的风槽，风槽的延伸方向与步进电机的轴向相同，风槽的横截面为圆弧状结构;所述的散热系统还包括设置在机壳内部的通风孔，通风孔的一端穿出机壳靠近风扇的端面，通风孔的另一端与开设在机壳外壁上的侧孔贯连。
[0010]进一步地，所述的备料器的下端贯连有一个连接筒，连接筒内部设置有内螺纹，所述的机筒的上端设置有外螺纹，机筒通过螺纹配合的方式可拆卸地与备料器连接。
[0011]进一步地，所述的喷头为空心的圆柱形结构，喷头外壁分为两部分:螺纹部和固定部，其中螺纹部上设置有外螺纹，在机筒的下端内壁上设置有内螺纹，喷头通过螺纹配合的方式与机筒可拆卸式连接;喷头的下端设置有喷嘴，喷嘴为内部空心的圆锥形结构，喷嘴的端部开设有喷孔。
[0012]进一步地，所述的喷嘴包括第一挤出腔和第二挤出腔，其中第一挤出腔与喷头内部贯连，第二挤出腔与第一挤出腔内部贯连;在第一挤出腔、第二挤出腔的纵向截面中，第一挤出腔呈等腰梯形结构，第二挤出腔呈等腰三角形结构，且等腰梯形的底角度数与等腰三角形底角度数不同；所述的喷孔开设于等腰三角形的顶角处。
[0013]进一步地，所述的第一挤出腔的部分位于喷头的固定部的内部，第一挤出腔的其余部分位于固定部的下端，且位于固定部内部的部分体积较位于固定部下端部分的体积大。
[0014]进一步地，所述的混料器由一根圆杆弯折形成，混料器包括依次连接的上段杆、第一弯折部、第二弯折部以及下段杆，其中上段杆与螺杆平行，下段杆与备料器内壁平行，且下段杆的端部指向螺杆的轴心线;第一弯折部、第二弯折部均为弯折状结构，其中第一弯折部的角度大于第二弯折部的角度。
[0015]进一步地，所述的加热器为矩形体结构，加热器上开设有圆孔，加热器通过圆孔套装在喷头的固定部外部;在加热器上分布有加热孔，加热孔中通过固定器安装有加热棒。
[0016]进一步地，所述的喷孔的直径为0.5?1mm。
[0017]本实用新型具有以下技术特点:
[0018]1.本实用新型针对食品材料成型难的特性，设置了位于喷嘴处的加热装置，可使原料在喷嘴喷出时是半固态，这样材料容易堆积成三维形状；
[0019]2.本方案中设置了混料器结构，对于食品材料在料仓中能均匀有效地搅拌，促使材料向下运动，避免堵塞机筒口；
[0020]3.本方案中设置了散热机构，可将电机运行过程中产生的热量迅速排走，避免热量向下传导给联轴器而使打印材料融化。
【附图说明】
[0021 ]图1为本实用新型的整体结构示意图；
[0022]图2为本实用新型的纵向剖视示意图；
[0023]图3为本实用新型的整体结构斜俯视图；
[0024]图4为喷头部分的纵向结构剖视图；
[0025]图5为混料器的结构示意图；
[0026]图6为支撑架的结构俯视图；
[0027]图中标号代表:1-风扇，2-支撑架，201-框架，202-固定片，203-通槽，3_步进电机，301-通风孔，302-侧孔，303-风槽，4-固定架，5-备料器，6-固定板，7-机筒，8-加热器，801-感温头，802-加热棒，803-固定器，9-混料器，901-上段杆，902-第二弯折部，903-第一弯折部，904-下段杆，10-联轴器，11-连接筒，12-螺杆，13-喷头，1301-螺纹部，1302-固定部，1303-喷嘴，1304-喷孔，1305-第二挤出腔，1306-第一挤出腔。
【具体实施方式】
[0028]遵从上述技术方案，如图1至图6所示，一种3D打印机的送料装置，包括内部呈漏斗状的备料器5，备料器5中用于添加用于打印3D成型物的原料;备料器5的外部有一圈固定板6，固定板6通过螺栓安装于3D打印机上;备料器5的上方设置有固定架4，固定架4上安装有起到驱动作用的步进电机3;备料器5的下部安装有机筒7，机筒7内部装配有螺杆12，所述的步进电机3的输出端通过联轴器10与螺杆12伸入到备料器5内的一端连接;即螺杆12的大部分位于机筒7中，而螺杆12的上端是伸入到备料器5内与联轴器10连接的;优选地，螺杆12与机筒7内壁之间的间隙沿靠近喷头13的方向逐渐减小，有利于原料的运送和挤出过程;与传统的螺杆12挤出机不同，传统的螺杆12挤出机的整个机筒7外部设置有加热装置，这不适用于食品材料的打印；在机筒7的下端设置有喷头13，喷头13外部环绕设置有带有感温头801的加热器8，通过感温头801监控喷头13处的温度，通过加热器8来调节喷头13出的温度，最终使原料以半固态的状态从喷头13被挤出；所述的联轴器10上安装有用于搅拌加入到备料器5内原料的混料器9，可促使原料进入到机筒7中，不堵塞机筒7端口；在所述的步进电机3的上方设置有风扇1，风扇I用于给步进电机3降温，使热量不顺着联轴器10向下传递而影响备料器5中的原料。
[0029]如图3、图6所示，风扇I通过支撑架2安装于步进电机3的上方，风扇I与步进电机3之间留有间隙，间隙起到利于气体交换的作用;所述的支撑架2包括一个矩形的框架201，框架201中部设置有通透的通槽203，风扇I固定在框架201上，其产生的风通过通槽203吹在步进电机3上;框架201的边缘分布有多个纵向截面呈L形的固定片202，固定片202上开设有固定孔，通过螺栓和固定孔将支撑架2安装于步进电机3的端面上，所述的间隙即为L形的固定片202将框架201撑起而形成的。
[0030]为了与风扇I配合以达到更好的散热效果，步进电机3的机壳上设置有散热系统，散热系统包括均匀分布于步进电机3的机壳外壁上的风槽303，风槽303的延伸方向与步进电机3的轴向相同，风槽303的横截面为圆弧状结构;所述的散热系统还包括设置在机壳内部的通风孔301，通风孔301的一端穿出机壳靠近风扇I的端面，通风孔301的另一端与开设在机壳外壁上的侧孔302贯连。风扇I所吹的风一部分顺着即可外部的风槽303流动，对机壳外壁降温，一部分穿过机壳壁内的通风孔301，顺着通风孔301流过，最终从侧孔302吹出机壳外部，这样能对电机起到全面的降温作用，同时产生的风也不会对备料器5中的原料产生影响。通风孔301可以是直孔，也可以是弯曲孔。
[0031]本方案中，机筒7是可以拆卸的，以便于组装和检修、维护、更换。备料器5的下端贯连有一个连接筒11，连接筒11内部设置有内螺纹，所述的机筒7的上端设置有外螺纹，机筒7通过螺纹配合的方式可拆卸地与备料器5连接。
[0032]本方案的喷头13结构如图4所示，喷头13为空心的圆柱形结构，喷头13外壁分为两部分:螺纹部1301和固定部1302，其中螺纹部1301上设置有外螺纹，在机筒7的下端内壁上设置有内螺纹，喷头13通过螺纹配合的方式与机筒7可拆卸式连接;这样喷头13出现堵塞或其他故障时能便于检修和更换;喷头13的下端设置有喷嘴1303，喷嘴1303为内部空心的圆锥形结构，喷嘴1303的端部开设有喷孔1304，原料最终经加工后从喷孔1304被挤出。
[0033]具体的一种喷嘴1303结构如图4所示，喷嘴1303包括第一挤出腔1306和第二挤出腔1305，其中第一挤出腔1306与喷头13内部贯连，第二挤出腔1305与第一挤出腔1306内部贯连;在第一挤出腔1306、第二挤出腔1305的纵向截面中，第一挤出腔1306呈等腰梯形结构，第二挤出腔1305呈等腰三角形结构，且等腰梯形的底角度数与等腰三角形底角度数不同；所述的喷孔1304开设于等腰三角形的顶角处。原料被螺杆12输送的过程中不断挤压，使原料混合均匀并且细碎，最终原料顺着螺杆12被推到螺杆12端部，进入到喷嘴1303的第一挤出腔1306中。第一挤出腔1306、第二挤出腔1305的内径逐渐减小，螺杆12不断转动过程中，原料在此受到挤压，最终被源源不断地从喷孔1304挤出。等腰梯形的底角度数与等腰三角形底角度数不同，这是指梯形的腰与三角形的腰与水平方向上的夹角不同，梯形的夹角更小一些，这样第一挤出腔1306能有更大的空间，利于挤压过程。为保证打印效果，喷孔1304的直径为0.5?Imm为宜。
[0034]优选地，第一挤出腔1306的部分位于喷头13的固定部1302的内部，第一挤出腔1306的其余部分位于固定部1302的下端，且位于固定部1302内部的部分体积较位于固定部1302下端部分的体积大。加热器8为矩形体结构，加热器8上开设有圆孔，加热器8通过圆孔套装在喷头13的固定部1302外部;在加热器8上分布有加热孔，加热孔中通过固定器803安装有加热棒802。原料位于固定部1302内部，即第一挤出腔1306处被加热，然后进入第二挤出腔1305时由略微冷却凝固一些，最终以半固态的形式被挤出，符合使用要求。加热器8整体采用导热率高的材料制成，里面的加热棒802能迅速传导热量。固定器803可采用螺钉。
[0035]如图5所示，混料器9由一根圆杆弯折形成，混料器9包括依次连接的上段杆901、第一弯折部903、第二弯折部902以及下段杆904，其中上段杆901与螺杆12平行，下段杆904与备料器5内壁平行，且下段杆904的端部指向螺杆12的轴心线;第一弯折部903、第二弯折部902均为弯折状结构，其中第一弯折部903的角度大于第二弯折部902的角度，在竖直方向上，第二弯折部902的高度高于第一弯折部903。这样的混料器9能使原料更加均匀地被搅拌，有利于输送过程，且不会堵塞机筒7。
[0036]本装置适用于温度在275°以下易溶解的打印材料，食物类如巧克力、糖果、奶油、土豆粉、低温塑料类石蜡等。
【主权项】
1.一种3D打印机的送料装置，其特征在于，包括内部呈漏斗状的备料器(5)，备料器(5)的上方设置有固定架(4)，固定架(4)上安装有步进电机(3);备料器(5)的下部安装有机筒(7)，机筒(7)内部装配有螺杆(12)，所述的步进电机(3)的输出端通过联轴器(10)与螺杆(12)伸入到备料器(5)内的一端连接;所述的机筒(7)的下端设置有喷头(13)，喷头(13)外部环绕设置有带有感温头(801)的加热器(8);所述的联轴器(10)上安装有用于搅拌加入到备料器(5)内原料的混料器(9)，在所述的步进电机(3)的上方设置有风扇(I)。2.如权利要求1所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的风扇(I)通过支撑架(2)安装于步进电机(3)的上方，风扇(I)与步进电机(3)之间留有间隙;所述的支撑架(2)包括一个矩形的框架(201)，框架(201)中部设置有通透的通槽(203)，框架(201)的边缘分布有多个纵向截面呈L形的固定片(202)，固定片(202)上开设有固定孔，通过螺栓和固定孔将支撑架(2)安装于步进电机(3)的端面上。3.如权利要求1所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的步进电机(3)的机壳上设置有散热系统，散热系统包括均匀分布于步进电机(3)的机壳外壁上的风槽(303)，风槽(303)的延伸方向与步进电机(3)的轴向相同，风槽(303)的横截面为圆弧状结构;所述的散热系统还包括设置在机壳内部的通风孔(301)，通风孔(301)的一端穿出机壳靠近风扇(I)的端面，通风孔(301)的另一端与开设在机壳外壁上的侧孔(302)贯连。4.如权利要求1所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的备料器(5)的下端贯连有一个连接筒(11)，连接筒(11)内部设置有内螺纹，所述的机筒(7)的上端设置有外螺纹，机筒(7)通过螺纹配合的方式可拆卸地与备料器(5)连接。5.如权利要求1所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的喷头(13)为空心的圆柱形结构，喷头(13)外壁分为两部分:螺纹部(1301)和固定部(1302)，其中螺纹部(1301)上设置有外螺纹，在机筒(7)的下端内壁上设置有内螺纹，喷头(13)通过螺纹配合的方式与机筒(7)可拆卸式连接;喷头(13)的下端设置有喷嘴(1303)，喷嘴(1303)为内部空心的圆锥形结构，喷嘴(1303)的端部开设有喷孔(1304)。6.如权利要求5所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的喷嘴(1303)包括第一挤出腔(1306)和第二挤出腔(1305)，其中第一挤出腔(1306)与喷头(13)内部贯连，第二挤出腔(1305)与第一挤出腔(1306)内部贯连;在第一挤出腔(1306)、第二挤出腔(1305)的纵向截面中，第一挤出腔(1306)呈等腰梯形结构，第二挤出腔(1305)呈等腰三角形结构，且等腰梯形的底角度数与等腰三角形底角度数不同；所述的喷孔(1304)开设于等腰三角形的顶角处。7.如权利要求6所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的第一挤出腔(1306)的部分位于喷头(13)的固定部(1302)的内部，第一挤出腔(1306)的其余部分位于固定部(1302)的下端，且位于固定部(1302)内部的部分体积较位于固定部(1302)下端部分的体积大。8.如权利要求1所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的混料器(9)由一根圆杆弯折形成，混料器(9)包括依次连接的上段杆(901)、第一弯折部(903)、第二弯折部(902)以及下段杆(904)，其中上段杆(901)与螺杆(12)平行，下段杆(904)与备料器(5)内壁平行，且下段杆(904)的端部指向螺杆(12)的轴心线;第一弯折部(903)、第二弯折部(902)均为弯折状结构，其中第一弯折部(903)的角度大于第二弯折部(902)的角度。9.如权利要求5所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的加热器(8)为矩形体结构，加热器(8)上开设有圆孔，加热器(8)通过圆孔套装在喷头(13)的固定部(1302)外部；在加热器(8)上分布有加热孔，加热孔中通过固定器(803)安装有加热棒(802)。10.如权利要求5所述的3D打印机的送料装置，其特征在于，所述的喷孔(1304)的直径为0.5?Imm0
【文档编号】B29C67/00GK205685756SQ201620605188
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月16日 公开号201620605188.7, CN 201620605188, CN 205685756 U, CN 205685756U, CN-U-205685756, CN201620605188, CN201620605188.7, CN205685756 U, CN205685756U
【发明人】苟敬东
【申请人】苟敬东