專利名稱：3d打印設備及其送料系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及3D打印技術，尤其涉及一種3D打印設備及其送料系統(tǒng)。
背景技術：
隨著打印技術的快速發(fā)展，單純的二維打印技術已經(jīng)無法滿足人們的需求。為了滿足人們的需求，3D打印技術已經(jīng)得到了快速發(fā)展，由于3D打印技術是一種立體打印技術，能夠打印出三維實物模型。所以越來越受到生產(chǎn)廠家的歡迎。請參考附圖1，該圖為3D打印技術的一種原理示意圖。如圖所示，在打印的過程中，打印頭01受電腦控制，在皮帶輪的帶動下，根據(jù)電腦存儲的模型信息沿X軸或y軸移動，并噴出一定量的打印物料，進而逐層畫出圖形。工作平臺02受到電腦控制，每打印完一層，則沿z軸按照預定方向移動設定距離。通過上述運動的復合，進而實現(xiàn)3D產(chǎn)品的打印。在3D打印的過程中，打印物料通常在熔融的狀態(tài)下從出料口排出，出料口隨著打印頭在電腦的控制下移動，進而實現(xiàn)逐層打印，但是目前現(xiàn)有的送料系統(tǒng)是使用諸如ABS塑料絲等絲狀材料，依靠齒輪夾緊往前推送實現(xiàn)融化和固化，對于比較脆的材料(比如巧克力)就無法采用齒輪夾緊往前推送的辦法，進而不能實現(xiàn)巧克力等易破碎材料的3D打印。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印設備的送料系統(tǒng)，以實現(xiàn)膠狀物或熔融后膠狀物的3D打印，本發(fā)明可提供兩種送料方式，氣壓式和活塞式，從而拓展3D打印產(chǎn)品的應用領域。為達到上述目的，本發(fā)明提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)，包括儲料罐；還包括:儲料te;還包括:設置于所述儲料罐上，以加熱所述儲料罐內(nèi)物料至熔融狀態(tài)的加熱裝置；設置在所述儲料罐的出料口以對打印模型進行冷卻的噴氣冷卻裝置；以及，與所述儲料罐相連，以驅(qū)動所述儲料罐內(nèi)熔融狀態(tài)物料被排出的排料驅(qū)動設備。優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，所述排料驅(qū)動設備為與所述儲料罐的內(nèi)腔相連通，以向所述內(nèi)腔中輸送設定壓力物料擠出氣體的氣體輸送設備。優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，所述氣體輸送設備包括:與所述儲料罐連通的氣缸體、與所述氣缸體密封配合，且能夠在豎直方向上滑動的氣缸活塞、設置于所述氣缸體以連接氣源的單向閥及設置于所述氣缸活塞以維持所述氣缸體內(nèi)氣體壓力恒定的加重塊。優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，所述氣體輸送設備為氣泵或者高壓空氣瓶。 優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，所述排料驅(qū)動設備為活塞輸料設備，所述活塞輸料設備包括:設置在所述儲料罐中的步進電機；與所述步進電機的驅(qū)動端相連，在所述驅(qū)動端推動下伸縮的螺桿；設置在所述螺桿上，且與所述儲料罐的內(nèi)壁密封貼合的送料活塞；
與所述步進電機相連以控制其工作的電機控制器。優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，所述儲料罐內(nèi)設置有電動攪拌裝置。優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，所述加熱裝置包括:檢測儲料罐溫度的溫度傳感器；對所述儲料罐加熱的電加熱棒；以及與所述溫度傳感器和電加熱棒相連，根據(jù)其檢測溫度小于預設溫度值以控制所述電加熱棒啟動的電加熱棒控制器。優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，還包括設置于所述儲料罐外壁的保溫棉層。優(yōu)選的，上述送料系統(tǒng)中，所述噴氣冷卻裝置為設置于所述儲料罐的出料口一側(cè)，與干冰源或液氮源連通的冷卻氣管?；诒景l(fā)明提供的3D打印設備，本發(fā)明還提供了一種3D打印設備，包括安裝機架和送料系統(tǒng)，所述送料系統(tǒng)的儲料罐設置于所述安裝機架上，所述送料系統(tǒng)為如上任意一項所述的送料系統(tǒng)。本發(fā)明提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:加熱裝置對儲料罐內(nèi)的物料進行加熱，直到物料處于熔融狀態(tài)，排料驅(qū)動設備(可以為氣壓式輸送物料方式，也可以為活塞式輸送物料方式)驅(qū)動儲料罐內(nèi)熔融狀態(tài)物料被排出，進而實現(xiàn)出料，進而進行3D打印。本發(fā)明提供的技術方案物料通過加熱實現(xiàn)熔融，并通過噴氣冷卻裝置的冷卻后實現(xiàn)固化，實現(xiàn)了對較脆易碎材料的3D打印，從而拓展了 3D打印的應用領域。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面對實施例或現(xiàn)有技術描述中使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的實施例圖示。圖1是3D打印技術的一種原理示意圖。圖2為本發(fā)明實施例提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-圖 3 中:打印頭01、工作平臺02 ;快速接頭1、罐蓋2、罐體3、保溫棉層4、安裝機架5、溫度傳感器6、電加熱棒控制器7、物料8、電加熱棒9、冷卻氣管10、單向閥11、氣缸體12、加重塊13、軟管14、出料口 15、氣缸活塞16、提拉扣17、螺桿18、步進電機19、送料活塞20，電機控制器21。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。請參考附圖2，該圖示出了本發(fā)明實施例提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明實施例提供了一種3D打印設備的送料系統(tǒng)，包括儲料罐、加熱裝置、噴氣冷卻裝置和排料驅(qū)動設備，其中:儲料罐，是容納打印物料的器具，物料8在其內(nèi)腔中熔融后，從其出料口 15被擠出，進而在打印頭的帶動下由電腦控制實現(xiàn)打印。加熱裝置，設置在儲料罐上，用于加熱儲料罐內(nèi)的物料8至熔融狀態(tài)，加熱裝置可以為電加熱裝置，也可以采用加熱爐等，可以根據(jù)物料8的種類及具體的應用環(huán)境、生產(chǎn)效率等方面綜合考慮加熱裝置。噴氣冷卻裝置，設置在儲料罐的出料口 15，用于對出料口 15噴出的物料8形成的打印模型進行快速冷卻，當然在實際的工作過程中，噴氣冷卻裝置所用的冷卻氣體種類、冷卻氣體的噴出速度及冷卻氣體的噴出量，均可以根據(jù)待冷卻的打印模型的打印物料的種類而定。排料驅(qū)動設備，與儲料罐相連，以驅(qū)動儲料罐內(nèi)熔融狀態(tài)物料被排出，排料驅(qū)動設備驅(qū)動儲料罐內(nèi)的熔融狀態(tài)的物料排出。本發(fā)明實施例提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:加熱裝置對儲料罐內(nèi)的物料進行加熱，直到物料處于熔融狀態(tài)，排料驅(qū)動設備(可以為氣壓式輸送物料方式，也可以為活塞式輸送物料方式)驅(qū)動儲料罐內(nèi)熔融狀態(tài)物料被排出，進而實現(xiàn)出料，進而進行3D打印。本發(fā)明提供的技術方案物料通過加熱實現(xiàn)熔融，并通過噴氣冷卻裝置的冷卻后實現(xiàn)固化，實現(xiàn)了對較脆易碎材料的3D打印，從而拓展了 3D打印的應用領域。本發(fā)明實施例提 供的排料驅(qū)動設備中，排料驅(qū)動設備可以為多種形式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)儲料罐中的熔融狀態(tài)的物料被排出即可，具體的，請參考附圖2，排料驅(qū)動設備可以為氣體輸送設備，其與儲料罐的內(nèi)腔相連通，用于向儲料罐的內(nèi)腔中輸送設定壓力物料擠出氣體，一般氣體輸送設備通過管道與儲料罐的內(nèi)腔相連通，為了方便設備的組裝，以及提高設備的組裝效率，管道的兩端均通過快速接頭I分別與儲料罐和氣體輸送設備相連通。當然，為了提高設備安置的靈活性，上述管道優(yōu)選為軟管14。具體的，可以采用不銹鋼軟管、波紋軟管、橡膠軟管等。具體的，也可以設置在儲料罐和氣體輸送設備之間氣管上的電磁閥以及與所述電磁閥相連，以控制所述氣管內(nèi)物料擠出氣體通斷的電磁閥控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)物料擠出氣體的通斷。在工作過程中氣體輸送裝置向儲料罐的內(nèi)腔內(nèi)輸送設定壓力氣體，該部分氣體壓力恒定，熔融狀態(tài)的物料8在設定壓力物料擠出氣體的作用下，從儲料罐的出料口 15被擠出，熔融狀態(tài)的物料在設定壓力氣體的作用下速度較為恒定地從出料口 15被擠出，進而進行3D打印，不僅實現(xiàn)了對較脆易碎材料的3D打印，從而拓展了 3D打印的應用領域，還實現(xiàn)設定壓力氣體的作用下速度較為恒定地從出料口 15被擠出，實現(xiàn)更加均勻地出料，進而能夠提高3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量。在物料8被加熱的過程中，由于物料從固態(tài)變成熔融的液態(tài)，液態(tài)物料中不可避免存在氣泡，最終這些氣泡會通過出料口隨熔融的物料排出，會影響3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量，為此，本發(fā)明實施例提供的送料系統(tǒng)中，還包括設置在儲料罐內(nèi)的電動攪拌裝置。上述實施例提供的送料系統(tǒng)中，氣體輸送設備的作用是提供可以將熔融狀態(tài)下的物料8擠出的設定壓力物料擠出氣體，該氣體輸送設備可以通過多種形式實現(xiàn)，具體的可以為氣泵、高壓空氣瓶或者類似的活塞充氣裝置；可以通過螺桿電機推動活塞進而將熔融狀態(tài)的物料直接從出料口 15擠出，螺桿電機也可以受電磁閥控制器的控制，當然氣體輸送設備也可以為其他的氣體輸送設備，本發(fā)明實施例提供了一種具體的氣體輸送設備，所述氣體輸送設備包括氣缸體12、氣缸活塞16、單向閥11及加重塊13。其中:氣缸體12與儲料罐的內(nèi)腔相連通，氣缸活塞16與氣缸體12密封配合，且能夠在豎直方向上滑動，單向閥11設置于氣缸體12上以連接氣源，加重塊13設置于氣缸活塞上以維持氣缸體12內(nèi)氣體壓力恒定。氣體的壓力調(diào)節(jié)可以根據(jù)加重塊13的重量改變。由于加重塊13的重量一定，所以一旦選定加重塊后，氣缸體12內(nèi)的氣體壓力恒定，因此驅(qū)動儲料罐內(nèi)的熔融狀態(tài)下物料擠出的速度也基本恒定。停止送料時，直接將加重塊13移除即可。為了方便對氣缸活塞16的操作，上述氣缸活塞16頂面還設置有提拉扣17。對儲料罐進行加熱可以保證儲料罐內(nèi)腔具有實現(xiàn)打印物料熔融的溫度，上面提及到實現(xiàn)對儲料罐加熱的加熱裝置有很多種。下面介紹本實施例提供的一種具體結(jié)構(gòu)的加熱裝置，該加熱裝置包括溫度傳感器6、電加熱棒9和電加熱棒控制器7，其中:溫度傳感器6檢測儲料罐的溫度，電加熱棒控制器7與溫度傳感器6相連接接收溫度傳感器6的檢測溫度，電加熱棒控制器7還與電加熱棒9連接，根據(jù)溫度傳感器6檢測溫度值小于預設溫度值時，控制電加熱棒9啟動的電加熱棒控制器7。該種加熱裝置可以實現(xiàn)對儲料罐溫度的恒定，只要儲料罐的溫度小于預設溫度值，則加熱進行熱量補充。為了減小儲料罐較多的熱量散失，優(yōu)選的方案為，在儲料罐外壁設置保溫棉層4，具體的可以采用保溫棉。為了進一步優(yōu)化上述技術方案，在儲料罐的側(cè)壁上設置有第一容納槽，電加熱棒9設置在第一容納槽中，該種設置方式不僅僅減小了電加熱棒9熱量的散失，同時也能夠節(jié)省空間。同樣道理，還可以在儲料罐與第一容納槽相對的側(cè)壁上設置第二容納槽，溫度傳感器6設置在第二容納槽中，第一容納槽、第二容納槽為與儲料罐的內(nèi)腔密封隔離的容納槽。當然加熱部件可以有多種，也可以選擇使用加熱瓦包裹儲料罐外面來實現(xiàn)對儲料罐的加熱。本發(fā)明實施例提供的送料系統(tǒng)中，儲料罐可以包括罐體3和與其密封配合的罐蓋
2。具體的，兩者可以通過設置相互配合的密封螺紋實現(xiàn)密封連接。具體的密封結(jié)構(gòu)可以有多種，本領域技術人員可以采用一些常規(guī)的密封手段實現(xiàn)，不限于此。優(yōu)選的，本發(fā)明實施例提供的送料系統(tǒng)的噴氣冷卻裝置為設置于儲料罐出料口 15的一側(cè)，與干冰源或液氮源連通的冷卻氣管10。該種設置于一側(cè)的冷卻氣管方便對打印模型的快速冷卻。當然冷卻源還可以采用其他種類，并不一定限于干冰源或者液氮源。另外，本發(fā)明實施例還提供了一種排料驅(qū)動設備，請參考附圖3，，排料驅(qū)動設備為活塞輸料設備，包括步進電機19、螺桿18、送料活塞20和電機控制器21，其中:步進電機19設置在儲料罐中，螺桿18與步進電機19的驅(qū)動端相連，在驅(qū)動端的推動下推動螺桿18伸縮，送料活塞20設置在螺桿18上，與儲料罐的內(nèi)壁密封貼合，電機控制器21與步進電機19相連以控制其工作。具體的工作過程中，電機控制器21控制步進電機19工作，步進電機19帶動螺桿18伸縮進而驅(qū)動送料活塞20在儲料罐中移動，進而排出儲料罐中處于熔融狀態(tài)的物料。該種排料方式通過步進電機19驅(qū)動送料活塞20排出熔融狀態(tài)的物料實現(xiàn)打印，排料穩(wěn)定、可靠。具體的，步進電機19可 以安裝在儲料罐的安裝機架5上，螺桿18推動送料活塞20可實現(xiàn)往復運動，步進電機的速度和方向受電機控制器21控制。當然，本發(fā)明申請也可以通過減速或加速齒輪實現(xiàn)對螺桿的帶動，進而實現(xiàn)螺桿對送料活塞不同的推進速度?；谏鲜霭l(fā)明實施例提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)，本發(fā)明實施例還提供了一種3D打印設備，包括安裝機架5和送料系統(tǒng)，所述送料系統(tǒng)的儲料罐設置于安裝機架5，其中，送料系統(tǒng)為上述實施例中任意一項所述的送料系統(tǒng)。需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)所輸送的打印物料可以為常規(guī)的工業(yè)產(chǎn)品適合打印的物料，也可以采用一些食物物料，例如巧克力，本發(fā)明提供的3D打印設備用于食品加工的情況下，改變巧克力傳統(tǒng)的通過模壓制作的方式，實現(xiàn)個性化的巧克力外形制作，并且可以制作出形狀結(jié)構(gòu)復雜的傳統(tǒng)模壓制作無法實現(xiàn)的個性化巧克力。在蛋糕店、巧克力生產(chǎn)廠家、3D打印設計愛好人群會廣受喜愛。在3D愛好者的不斷推陳出新下，可以創(chuàng)造出各種生動的巧克力模型。當然本專利的打印物料可以拓展到其他的流動性原料。需要說明的是，本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬 的范圍。
權(quán)利要求
1.3D打印設備的送料系統(tǒng)，包括儲料Sip ;其特征在于，還包括: 設置于所述儲料罐上，以加熱所述儲料罐內(nèi)物料(8)至熔融狀態(tài)的加熱裝置；設置在所述儲料罐的出料口(15)以對打印模型進行冷卻的噴氣冷卻裝置；以及，與所述儲料罐相連，以驅(qū)動所述儲料罐內(nèi)熔融狀態(tài)物料被排出的排料驅(qū)動設備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述排料驅(qū)動設備為與所述儲料罐的內(nèi)腔相連通，以向所述內(nèi)腔中輸送設定壓力物料擠出氣體的氣體輸送設備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體輸送設備包括:與所述儲料罐連通的氣缸體(12)、與所述氣缸體(12)密封配合，且能夠在豎直方向上滑動的氣缸活塞(16)、設置于所述氣缸體(12)以連接氣源的單向閥(11)及設置于所述氣缸活塞(16)以維持所述氣缸體(12)內(nèi)氣體壓力恒定的加重塊(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體輸送設備為氣泵或者高壓空氣瓶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述排料驅(qū)動設備為活塞輸料設備，所述活塞輸料設備包括: 設直在所述儲 料te中 的步進電機(19)； 與所述步進電機(19)的驅(qū)動端相連，在所述驅(qū)動端推動下伸縮的螺桿(18)； 設置在所述螺桿(18)上，且與所述儲料罐的內(nèi)壁密封貼合的送料活塞(20)； 與所述步進電機(19)相連以控制其工作的電機控制器(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述儲料罐內(nèi)設置有電動攪拌裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置包括: 檢測儲料罐溫度的溫度傳感器(6 ); 對所述儲料罐加熱的電加熱棒(9);以及 與所述溫度傳感器(6)和電加熱棒(9)相連，根據(jù)其檢測溫度小于預設溫度值以控制所述電加熱棒(9)啟動的電加熱棒控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，還包括設置于所述儲料罐外壁的保溫棉層(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述噴氣冷卻裝置為設置于所述儲料罐的出料口( 15)—側(cè)，與干冰源或液氮源連通的冷卻氣管(10)。
10.3D打印設備，包括安裝機架(5)和送料系統(tǒng)，所述送料系統(tǒng)的儲料罐設置于所述安裝機架(5)上，其特征在于，所述送料系統(tǒng)為如權(quán)利要求1-9中任意一項所述的送料系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種3D打印設備的送料系統(tǒng)，尤其適用于巧克力送料，本系統(tǒng)可以選擇兩種送料方式，氣壓式和活塞式。所述送料系統(tǒng)包括儲料罐；設置于所述儲料罐上，以加熱所述儲料罐內(nèi)物料(8)至熔融狀態(tài)的加熱裝置；以及設置在所述儲料罐的出料口(15)以對打印模型進行冷卻的噴氣冷卻裝置；以及，與儲料罐相連，以驅(qū)動所述儲料罐內(nèi)熔融狀態(tài)物料被排出的排料驅(qū)動設備。本發(fā)明提供的3D打印設備的送料系統(tǒng)拓展了3D打印的應用領域。本發(fā)明還提供了一種3D打印設備。
文檔編號A23G1/04GK103222528SQ20131016594
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者蘭雄兵 申請人:蘭雄兵