一种3D打印机的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，具体的说是一种3d打印机。

背景技术

3d打印机又称三维打印机3dp，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品。逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印机的原理是把数据和原料放进3d打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。3d打印机堆叠薄层的形式有多种多样。3d打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。

3d打印机所采用的墨水为染料型墨、颜料型墨等，染料型墨、颜料型墨的保质期一般为两年，随着时间推长，墨水的性能会逐渐降低，所以打印料一般是随用随配比较合适，而目前市场上一般的3d打印机都是只有打印功能，而不能进行打印料的配置。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种3d打印机，首先采用粉碎单元对棒状的木炭粉碎成一定范围内的颗粒，然后进入搅拌单元中，搅拌单元将木炭棒碎屑、粘合剂和二氧化碳进行混合搅拌，然后通过输送单元将混合后的原料输送出去，然后利用紫外线光进行照射，使粘合剂固化，从而实现打印料的成型。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种3d打印机，包括打印箱，所述打印箱为长方形箱体，打印箱的顶部关于中心对称设置入料口，入料口用于向打印箱内部加入原料，打印箱的左右侧壁对称开设粘合剂入口，粘合剂入口用于向打印箱内部加入粘合剂，打印箱的底部开设气体入口，气体入口用于向打印箱内部通入二氧化碳气体，打印箱的底部中心开设出料口，出料口用于原料所形成的混合料的流出，还包括粉碎单元、加料单元、搅拌单元和输送单元，所述粉碎单元设置在打印箱的顶部，粉碎单元用于粉碎原料；所述加料单元设置在粉碎单元的上方，加料单元用于向粉碎单元加入打印所需的原料木炭棒；所述搅拌单元设置在打印箱内部，搅拌单元用于对粉碎后的原料进行搅拌；所述输送单元设置在打印箱上，输送单元用于对打印箱内部的原材料进行输送。当需要进行打印工作时，通过打印箱左右侧壁的粘合剂入口向打印箱内部加入粘合剂，以及通过加料单元向打印箱内部加入原料木炭棒，木炭棒经过粉碎单元粉碎后形成木炭棒碎屑进入打印箱内部，同时，通过气体入口向打印箱内部通入二氧化碳气体，二氧化碳气体可在粘合剂以及原料木炭棒碎屑内部形成气泡，有利于减轻原料的重量；搅拌单元对粘合剂和木炭棒碎屑进行充分搅拌，木炭棒碎屑与粘合剂充分混合后形成打印料，最后在输送单元的作用下被送出打印箱外部。

所述粉碎单元包括粉碎箱、粉碎电机和粉碎辊，所述粉碎箱关于打印箱中心对称设置在打印箱的外层顶部，粉碎箱底部设置出料口，出料口与打印箱顶部的入料口相通，粉碎箱的顶部设置过料口；所述粉碎电机安装在粉碎箱的外壁上，粉碎电机为原料木炭棒的粉碎提供动力；所述粉碎辊设置在粉碎箱内部，一个粉碎箱内部设置粉碎辊的数量为二，粉碎辊与粉碎电机连接。工作时，开启粉碎电机，粉碎电机驱动粉碎辊在粉碎箱内部转动，粉碎辊对进入粉碎箱内部的木炭棒进行碾压粉碎，被粉碎后的木炭棒经过粉碎箱底部的出料口和打印箱顶部的入料口进入打印箱内部与粘合剂和二氧化碳气体充分混匀，从而为打印做准备。

所述粉碎辊上均匀设置锥形凸起，锥形凸起的设置可加强粉碎辊的粉碎效率。由于原料木炭棒质地硬而脆，凸起的设置便于木炭棒的破碎，从而实现木炭颗粒的细化，进而有利于打印出较为精细的物品。

所述加料单元包括导向管、推板、伸缩杆和把扣，所述导向管竖直连接在粉碎箱的顶部；所述推板水平设置在导向管的上方，推板的长度小于导向管的直径；所述伸缩杆铰接在推板的两端；所述把扣对称设置在伸缩杆的底部。工作时，通过推板将原材料木炭棒沿导向管内壁向下推，当推板运动至导向管内部时，由于伸缩杆铰接在推板的端部，伸缩杆会搭在导向管的侧壁外部，可通过伸缩杆底部的把扣将伸缩杆和推板重新从导向管内部向上提出，便于下一次打印工作的进行，进而提高3d打印机的工作效率。

所述导向管内部设置弹力绳，弹力绳的一端固定在推板上，弹力绳的另一端固定在导向管的内壁上。弹力绳用于将木炭棒往下拉扯，弹力绳的设置使原材料木炭棒更容易进入导向管内部，进而提高3d打印机的工作效率。

所述搅拌单元包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌凸起，所述搅拌电机安装在打印箱的外部侧壁，搅拌电机用于为进入打印箱内的物料进行搅拌提供动力；所述搅拌轴水平设置在打印箱内部，搅拌轴与搅拌电机连接；所述搅拌凸起均匀设置在搅拌轴上，搅拌凸起的设置可加强原料的混合效果。工作时，开启搅拌电机，搅拌电机驱动搅拌轴转动，搅拌轴以及搅拌轴上的搅拌凸起对打印箱内部的木炭棒碎屑和粘合剂进行充分搅拌以及混匀，从而提高形成的打印料的质量，进而改善3d打印机的打印效果。

所述输送单元包括输送电机、传动轴、输送管道和输送绞龙，所述输送电机安装在打印箱外部顶层中心，输送电机为打印箱内部的原料输送提供动力；所述传动轴竖直设置在打印箱内部，传动轴两端的直径大于中间的直径，传动轴与输送电机相连接，传动轴的中部设置凹槽，凹槽用于防止与搅拌轴之间造成干涉；所述输送管道竖直连接在打印箱外部底层中心；所述输送绞龙设置在输送管道内部，输送绞龙的顶部与传动轴的底部连接。工作时，开启输送电机，输送电机驱动传动轴转动，传动轴带动输送绞龙转动，当打印箱内部形成的打印料经过打印箱底部中心的出料口进入输送管道时，输送绞龙的转动将打印料往下推送，有利于打印料的流出和收集。

所述传动轴上关于搅拌轴上下对称连接侧翼板，侧翼板上水平且均匀设置加强筋。传动轴转动的时候带动侧翼板转动，侧翼板的设置能加强打印箱内部的木炭棒碎屑和粘合剂的混合,侧翼板上设置斜拉杆，斜拉杆的一端与传动轴连接，斜拉杆的另一端与加强筋连接，加强筋和斜拉杆的设置能提高侧翼板的结构强度，进而提高3d打印机的使用效率以及延长3d打印机的使用寿命。

所述输送管道采用球磨铸铁一体成型，且采用砂型铸造制成，输送管道的管壁厚度为1-1.5毫米，且输送管道的表面均有在砂型铸造时形成的凹坑。该种成型方式更加有利于形成薄壁的输送管道，提高成平率，并且凹坑能够增加输送管道的结构强度，避免输送管道损坏；同时，位于输送管道内壁上的凹坑能够容纳木炭，由于木炭具有润滑的作用，因此可避免输送管道与输送绞龙之间的磨损，从而提高输送管道与输送绞龙的使用寿命。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的3d打印机以木炭作为骨架，以粘合剂将木炭进行粘合，以二氧化碳气体作为填充气体，共同构成打印材料，本发明的木炭廉价易得，采用的粘合剂为光固化材料，在紫外线的照射下，能够使得粘合剂快速凝固，从而实现3d打印快速成型的效果。

2.本发明通过设置传动轴上连接的侧翼板和加强筋，传动轴转动的时候带动侧翼板转动，侧翼板的设置能加强打印箱内部的木炭棒碎屑和粘合剂的混合，加强筋的设置能提高侧翼板的结构强度，进而提高3d打印机的使用效率以及延长3d打印机的使用寿命。

3.本发明通过设置导向管内部的弹力绳，弹力绳用于将木炭棒往下拉扯，弹力绳的设置使原材料木炭棒更容易进入导向管内部，进而提高3d打印机的工作效率。

4.本发明通过设置输送管道内部的输送绞龙，当打印箱内部形成的打印料经过打印箱底部中心的出料口进入输送管道时，输送绞龙的转动将打印料往下推送，有利于打印料的流出和收集，提高3d打印机的工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是粉碎辊的截面示意图；

图中：打印箱1、入料口11、粘合剂入口12、气体入口13、出料口14、粉碎单元2、粉碎箱21、粉碎电机22、粉碎辊23、锥形凸起231、加料单元3、导向管31、推板32、伸缩杆33、把扣34、弹力绳6、搅拌单元4、搅拌电机41、搅拌轴42、搅拌凸起43、输送单元5、输送电机51、传动轴52、输送管道53、输送绞龙54、侧翼板7、加强筋71、斜拉杆8。

具体实施方式

使用图1至图2对本发明一实施方式的3d打印机的结构进行如下说明。

如图1所示，本发明所述的一种3d打印机，包括打印箱1，所述打印箱1为长方形箱体，打印箱1的顶部关于中心对称设置入料口11，入料口11用于向打印箱1内部加入原料，打印箱1的左右侧壁对称开设粘合剂入口12，粘合剂入口12用于向打印箱1内部加入粘合剂，打印箱1的底部开设气体入口13，气体入口13用于向打印箱1内部通入二氧化碳气体，打印箱1的底部中心开设出料口14，出料口14用于原料所形成的混合料的流出，还包括粉碎单元2、加料单元3、搅拌单元4和输送单元5，所述粉碎单元2设置在打印箱1的顶部，粉碎单元2用于粉碎原料；所述加料单元3设置在粉碎单元2的上方，加料单元3用于向粉碎单元2加入打印所需的原料木炭棒；所述搅拌单元4设置在打印箱1内部，搅拌单元4用于对粉碎后的原料进行搅拌；所述输送单元5设置在打印箱1上，输送单元5用于对打印箱1内部的原材料进行输送。当需要进行打印工作时，通过打印箱1左右侧壁的粘合剂入口12向打印箱1内部加入粘合剂，以及通过加料单元3向打印箱1内部加入原料木炭棒，木炭棒经过粉碎单元2粉碎后形成木炭棒碎屑进入打印箱1内部，同时，通过气体入口13向打印箱1内部通入二氧化碳气体，二氧化碳气体可在粘合剂以及原料木炭棒碎屑内部形成气泡，有利于减轻原料的重量；搅拌单元4对粘合剂和木炭棒碎屑进行充分搅拌，木炭棒碎屑与粘合剂充分混合后形成打印料，最后在输送单元5的作用下被送出打印箱1外部。

如图1所示，所述粉碎单元2包括粉碎箱21、粉碎电机22和粉碎辊23，所述粉碎箱21关于打印箱1中心对称设置在打印箱1的外层顶部，粉碎箱21底部设置出料口，出料口与打印箱1顶部的入料口11相通，粉碎箱21的顶部设置过料口；所述粉碎电机22安装在粉碎箱21的外壁上，粉碎电机22为原料木炭棒的粉碎提供动力；所述粉碎辊23设置在粉碎箱21内部，一个粉碎箱21内部设置粉碎辊23的数量为二，粉碎辊23与粉碎电机22连接。工作时，开启粉碎电机22，粉碎电机22驱动粉碎辊23在粉碎箱21内部转动，粉碎辊23对进入粉碎箱21内部的木炭棒进行碾压粉碎，被粉碎后的木炭棒经过粉碎箱21底部的出料口和打印箱1顶部的入料口11进入打印箱1内部与粘合剂和二氧化碳气体充分混匀，从而为打印做准备。

如图2所示，所述粉碎辊23上均匀设置锥形凸起231，锥形凸起231的设置可加强粉碎辊23的粉碎效率。由于原料木炭棒质地硬而脆，凸起的设置便于木炭棒的破碎，从而实现木炭颗粒的细化，进而有利于打印出较为精细的物品。

如图1所示，所述加料单元3包括导向管31、推板32、伸缩杆33和把扣34，所述导向管31竖直连接在粉碎箱21的顶部；所述推板32水平设置在导向管31的上方，推板32的长度小于导向管31的直径；所述伸缩杆33铰接在推板32的两端；所述把扣34对称设置在伸缩杆33的底部。工作时，通过推板32将原材料木炭棒沿导向管31内壁向下推，当推板32运动至导向管31内部时，由于伸缩杆33铰接在推板32的端部，伸缩杆33会搭在导向管31的侧壁外部，可通过伸缩杆33底部的把扣34将伸缩杆33和推板32重新从导向管31内部向上提出，便于下一次打印工作的进行，进而提高3d打印机的工作效率。

如图1所示，所述导向管31内部设置弹力绳6，弹力绳6的一端固定在推板32上，弹力绳6的另一端固定在导向管31的内壁上。弹力绳6用于将木炭棒往下拉扯，弹力绳6的设置使原材料木炭棒更容易进入导向管31内部，进而提高3d打印机的工作效率。

如图1所示，所述搅拌单元4包括搅拌电机41、搅拌轴42和搅拌凸起43，所述搅拌电机41安装在打印箱1的外部侧壁，搅拌电机41用于为进入打印箱1内的物料进行搅拌提供动力；所述搅拌轴42水平设置在打印箱1内部，搅拌轴42与搅拌电机41连接；所述搅拌凸起43均匀设置在搅拌轴42上，搅拌凸起43的设置可加强原料的混合效果。工作时，开启搅拌电机41，搅拌电机41驱动搅拌轴42转动，搅拌轴42以及搅拌轴42上的搅拌凸起43对打印箱1内部的木炭棒碎屑和粘合剂进行充分搅拌以及混匀，从而提高形成的打印料的质量，进而改善3d打印机的打印效果。

如图1所示，所述输送单元5包括输送电机51、传动轴52、输送管道53和输送绞龙54，所述输送电机51安装在打印箱1外部顶层中心，输送电机51为打印箱1内部的原料输送提供动力；所述传动轴52竖直设置在打印箱1内部，传动轴52两端的直径大于中间的直径，传动轴52与输送电机51相连接，传动轴52的中部设置凹槽，凹槽用于防止与搅拌轴42之间造成干涉；所述输送管道53竖直连接在打印箱1外部底层中心；所述输送绞龙54设置在输送管道53内部，输送绞龙54的顶部与传动轴52的底部连接。工作时，开启输送电机51，输送电机51驱动传动轴52转动，传动轴52带动输送绞龙54转动，当打印箱1内部形成的打印料经过打印箱1底部中心的出料口14进入输送管道53时，输送绞龙54的转动将打印料往下推送，有利于打印料的流出和收集。

如图1所示，所述传动轴52上关于搅拌轴42上下对称连接侧翼板7，侧翼板7上水平且均匀设置加强筋71。传动轴52转动的时候带动侧翼板7转动，侧翼板7的设置能加强打印箱1内部的木炭棒碎屑和粘合剂的混合,侧翼板7上设置斜拉杆8，斜拉杆8的一端与传动轴52连接，斜拉杆8的另一端与加强筋71连接，加强筋71和斜拉杆8的设置能提高侧翼板7的结构强度，进而提高3d打印机的使用效率以及延长3d打印机的使用寿命。

所述输送管道53采用球磨铸铁一体成型，且采用砂型铸造制成，输送管道53的管壁厚度为1-1.5毫米，且输送管道53的表面均有在砂型铸造时形成的凹坑。该种成型方式更加有利于形成薄壁的输送管道53，提高成平率，并且凹坑能够增加输送管道53的结构强度，避免输送管道53损坏；同时，位于输送管道53内壁上的凹坑能够容纳木炭，由于木炭具有润滑的作用，因此可避免输送管道53与输送绞龙54之间的磨损，从而提高输送管道53与输送绞龙54的使用寿命。

工作过程：工作时，通过打印箱1左右侧壁的粘合剂入口12向打印箱1内部加入粘合剂，以及通过导向管31向打印箱1内部加入原料木炭棒，推动推板32，将原材料木炭棒沿导向管31内壁向下推送至粉碎箱21内部。

开启粉碎电机22，粉碎电机22驱动粉碎辊23在粉碎箱21内部转动，粉碎辊23对进入粉碎箱21内部的木炭棒进行碾压粉碎，同时，通过气体入口13向打印箱1内部通入二氧化碳气体，二氧化碳气体可在粘合剂以及原料木炭棒碎屑内部形成气泡，有利于减轻原料的重量；被粉碎后的木炭棒形成木炭棒碎屑经过粉碎箱21底部的出料口和打印箱1顶部的入料口11进入打印箱1内部与粘合剂和二氧化碳气体充分混匀，从而为打印做准备。

木炭棒碎屑进入打印箱1内部后，开启搅拌电机41，搅拌电机41驱动搅拌轴42转动，搅拌轴42以及搅拌轴42上的搅拌凸起43对打印箱1内部的木炭棒碎屑和粘合剂进行充分搅拌以及混匀，从而提高形成的打印料的质量，进而改善3d打印机的打印效果。

打印料形成后，开启输送电机51，输送电机51驱动传动轴52转动，传动轴52带动输送绞龙54转动，当打印料经过打印箱1底部中心的出料口14进入输送管道53时，输送绞龙54的转动将打印料往下推送，有利于打印料的流出和收集。

利用紫外线光对收集好的打印料进行照射，使粘合剂固化，从而有利于打印料的成型。

工业实用性

根据本发明，该3d打印机可利用木炭棒生成打印料，且形成的打印料质地均匀，从而此3d打印机在打印领域是有用的。