一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机制造技术

本发明专利技术提供一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机，包括3D打印机本体，3D打印机本体内具有载物台和位于所述载物台上方的螺杆挤出式打印头，螺杆挤出式打印头包括固定板、固定板上方的伺服电机、固定板下方的打印头本体，打印头本体内具有与伺服电机连接的螺旋输送杆。且打印头本体内具有缓存腔，缓存腔具有进料接口，打印头本体在螺旋输送杆的底部设有挤出头。本发明专利技术采用螺杆挤出式打印头能够更好的推送粘稠度较高的物料，且在打印头本体处设置有缓存腔，使物料在打印头本体内经过更好的搅拌，且缓解物料输送时气压的不稳定情况和平衡物料的流动性，提高凝胶耗材中主料的含量和分子量。量和分子量。量和分子量。

【技术实现步骤摘要】
一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机


[0001]本专利技术涉及3D打印机
，具体而言是一种以凝胶基体为好处的3D打印机，尤其涉及一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机。

技术介绍

[0002]3D打印，又称增材制造，是通过逐层累积的形式完成制品的成形。这种成形方式不需要模具，是区别于等材制造的注塑成型和减材制造的模压成型。在高分子材料的增材制造工艺中，具有代表性的熔融沉积成型技术(Fused Deposition Modeling，FDM)，立体光固化技术(Stereo Lithography Appearance，SLA)和墨水直写技术(Direct Ink Writing，DIW)是分别针对于热塑性长丝耗材，光固化液体耗材和温敏性凝胶耗材的3D打印成形技术。由此，3D打印设备也随着耗材种类的不断丰富而被研制和改进。
[0003]其中，DIW3D打印成形方法多应用于生物培养、食品加工、医用组织、建筑造型等领域的外观设计。目前DIW3D打印的问题主要体现在主料含量不高、力学性能偏低、挤出推力不足和制品成形不快。这些缺点降低了3D打印制品的市场期待。目前的气动柱塞式3D打印机(例如CN109228306A、CN110524868A和CN110524868A)很难满足高粘度凝胶耗材的加工要求。
[0004]同时，配套的控温系统也不完备且低效(例如CN110039787A、CN108481747A、和CN111660561A)。

技术实现思路

[0005]根据上述技术问题，而提供一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机，包括3D打印机本体，3D打印机本体内具有载物台和位于载物台上方的打印头，所述打印头为螺杆挤出式打印头，其包括固定板，固定板上方设有与固定板固定连接的伺服电机，固定板的下方设有与固定板固定连接的打印头本体，打印头本体的底部具有挤出头，且打印头本体内设有竖直设置的螺旋输送杆，螺旋输送杆的顶部与伺服电机的输出端连接，可以为螺旋输送杆穿过固定板，也可以为固定板处设有供伺服电机的输出端穿过的空腔。螺旋输送杆的底部位于挤出头的顶部，打印头本体在螺旋输送杆的下部所在处包裹螺旋输送杆，并与螺旋输送杆间隙配合，打印头本体在螺旋输送杆的上部所在处具有缓存腔，且缓存腔处设有用于进料的进料接口。
[0008]优选地，进料接口的轴线垂直于螺旋输送杆的轴线。
[0009]优选地，3D打印机本体的外壁上安装有物料筒，物料筒的出料端通过送料导管和进料接口与缓存腔连通，且物料筒、送料导管和打印头本体外均缠绕有加热线圈。
[0010]优选地，物料筒为可视化物料筒。
[0011]优选地，物料筒远离出料端的一端具有驱动物料筒内物料由物料筒内进入缓存腔的物料驱动机构。
[0012]优选地，物料驱动机构包括空压机、气动导管、调节阀和活塞，活塞设置在物料筒远离出料端的一端内，气动导管的一端与空压机的输出端连接，另一端与物料筒远离出料端的一端连通，调节阀设置在气动导管上。
[0013]优选地，载物台的底部安装有冷却系统。
[0014]优选地，冷却系统包括多组均匀安装在载物台底部的半导体制冷片组，每组半导体制冷片组内包括多个半导体制冷片，半导体制冷片的冷端与载物台的底部接触。
[0015]优选地，每组半导体制冷片组的下方设置有一个散热板，散热板覆盖半导体制冷片，多个散热板串联后通过冷媒软管与循环制冷机的入口和出口连通，循环制冷机、冷媒软管和散热板内循环的介质为冷媒介质。
[0016]使用状态下：空压机通过气动导管和调节阀驱动物料筒内的活塞运动，活塞挤压物料筒内的物料从出料端进入缓存腔中，伺服电机驱动螺旋输送杆转动，将缓存腔内的物料搅拌并输送至挤出头挤出至载物台，半导体制冷片通电对载物台进行冷却，且循环制冷机向散热板内循环冷媒对半导体制冷片的热端进行散热。螺杆挤出式打印头的固定板与3D打印机本体内的XYZ向移动机构连接，以便螺杆挤出式打印头的移动打印。
[0017]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0018]1、采用螺杆挤出式打印头能够更好的推送粘稠度较高的物料，且在打印头本体处设置有缓存腔，不会出现物料的挤出断断续续的情况，而且缓存腔的设置能够使物料在打印头本体内经过更好的搅拌，且缓解物料输送时气压的不稳定情况和平衡物料的流动性，提高凝胶耗材中主料的含量和分子量，同时采用伺服电机控制螺旋输送杆的旋转速度，能够良好的控制物料的挤出速度和挤出量。
[0019]2、采用加热线圈对物料筒、送料导管和打印头本体进行加热，能够更好的提高凝胶耗材中主料的含量和分子量，使其具有更好的流动性。
[0020]3、采用空压机、气动导管、调节阀和活塞驱动物料筒中的物料能够使物料进入缓存腔内的流量可控，保证打印品质。
[0021]4、采用在载物台的底部设置冷却系统，可以加速制品的成形，采用冷媒散热和半导体制冷相结合，最冷可低至
‑
30℃。
[0022]5、本专利技术有益于制作生物组织、分子料理、微生物培养基和小型雕塑。
[0023]基于上述理由本专利技术可在3D打印机等领域广泛推广。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术具体实施方式中一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机结构示意图。
[0026]图2为本专利技术具体实施方式中螺杆挤出式打印头结构示意图。
[0027]图3为本专利技术具体实施方式中冷却系统仰视图。
[0028]图4为本专利技术具体实施方式中冷却系统侧视图。
[0029]图中：1、3D打印机本体；2、载物台；3、螺杆挤出式打印头；31、固定板；32、伺服电机；33、打印头本体；34、挤出头；35、螺旋输送杆；36、缓存腔；37、进料接口；4、物料筒；41、送料导管；42、加热线圈；5、物料驱动机构；51、空压机；52、气动导管；53、调节阀；54、活塞；6、冷却系统；61、半导体制冷片；62、散热板；63、冷媒软管；64、循环制冷机；65、隔热棉。
具体实施方式
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0031]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机，包括3D打印机本体，所述3D打印机本体内具有载物台和位于所述载物台上方的打印头，其特征在于，所述打印头为螺杆挤出式打印头，其包括固定板，所述固定板上方设有与所述固定板固定连接的伺服电机，所述固定板的下方设有与所述固定板固定连接的打印头本体，所述打印头本体的底部具有挤出头，且所述打印头本体内设有竖直设置的螺旋输送杆，所述螺旋输送杆的顶部与所述伺服电机的输出端连接，所述螺旋输送杆的底部位于所述挤出头的顶部，所述打印头本体在所述螺旋输送杆的下部所在处包裹所述螺旋输送杆，并与所述螺旋输送杆间隙配合，所述打印头本体在所述螺旋输送杆的上部所在处具有缓存腔，且所述缓存腔处设有用于进料的进料接口。2.根据权利要求1所述的一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机，其特征在于，所述进料接口的轴线垂直于所述螺旋输送杆的轴线。3.根据权利要求1或2所述的一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式3D打印机，其特征在于，所述3D打印机本体的外壁上安装有物料筒，所述物料筒的出料端通过送料导管和所述进料接口与所述缓存腔连通，且所述物料筒、所述送料导管和所述打印头本体外均缠绕有加热线圈。4.根据权利要求3所述的一种以凝胶基体为耗材的螺杆挤出式...

【专利技术属性】
技术研发人员：拖晓航，石佳欣，宫玉梅，刘园月，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：