一種利用PET材料為成型線材的3D列印噴頭的製作方法

2023-06-05 07:43:57 1

本發明涉及一種利用pet材料為成型線材的3d列印噴頭。

背景技術：

當前，3d列印技術(3d-printing)在世界範圍內獲得廣泛關注與重視。在中國，伴隨著當前發展智能製造、創建創新型社會的國家戰略實施，尤其是《中國製造2025戰略》中多次強調指出要培育3d列印產業發展，並將3d列印技術列為我國未來智能製造的重點技術來大力扶持，3d列印技術在中國也迎來新的發展機遇期。

3d列印技術其前身即為起源於美國的快速成型(rapidprototyping)技術。其基本原理為:數字分層-物理層積，即首先對被列印對象建立數字模型並進行數字分層，獲得每層的、二維的加工路徑或軌跡；然後，選擇合適的材料及相應的工藝方式，在上述獲得的每層、二維數字路徑驅動下，逐層列印，並最終累積製造出被列印的對象。3d列印技術突破傳統切削加工方式，是一種成長式的加工方式，大大提高了材料利用率，是顛覆傳統製造方式的革命性製造技術，國內稱之為「增材製造」。3d列印技術具有很高的加工柔性和很快的市場響應速度，在工業造型、包裝、製造、建築、藝術、醫學、航空、航天和影視等領域得到良好的應用。

目前fdm列印材料大多為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物(abs)、聚乳酸(pla)、聚碳酸酯(pc)、聚苯碸(ppsf)和聚對苯二甲酸乙二醇酯－1，4－環己烷二甲醇酯(petg)，所以列印噴頭也都是根據這幾種材料設計製造的。對於當前大量回收的塑料瓶材料，即pet材料，還沒有相應的噴頭去列印，原因在於pet結晶速率過慢，要設計加入成核劑來提高結晶速率。因此發明設計一種針對pet材料的列印噴頭是很重要的，可以用來解決回收塑料瓶，並且讓3d列印走向普遍化，走向大眾化。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術存在的不足提供一種利用pet材料為成型線材的3d列印噴頭，該列印噴頭可以解決pet材料結晶速率過慢的問題，具有更強的適用性和可靠性。

本發明所採用的技術方案為：一種利用pet材料為成型線材的3d列印噴頭，其特徵在於：包括支架，在支架上設有成核劑輸送機構、混合攪拌機構、混合容器、加熱機構、噴嘴，所述成核劑輸送機構的成核劑出料口與混合容器相連通，在混合容器上設有pet進料口，所述混合攪拌機構的攪拌杆伸入混合容器內，對pet材料和成核劑材料進行混合攪拌，所述加熱機構的兩端分別與混合容器和噴嘴相連。

按上述技術方案，所述混合攪拌機構包括攪拌杆，所述攪拌杆的上端設有攪拌驅動裝置，下端連接有攪拌螺杆，所述攪拌螺杆包括交替設置的右旋螺紋和左旋螺紋，交替設置的右旋螺紋和左旋螺紋伸入混合容器內及加熱機構內。

按上述技術方案，所述攪拌驅動裝置包括固設在支架上第一減速馬達，所述第一減速馬達的輸出軸通過聯軸器與攪拌杆相連。

按上述技術方案，所述成核劑輸送機構包括安設在支架上的第二減速馬達、成核劑輸送螺杆、成核劑螺杆套筒，所述第二減速馬達的輸出軸與成核劑輸送螺杆相連，所述成核劑螺杆套筒套裝在成核劑輸送螺杆外，在成核劑螺杆套筒的下端部設有成核劑出料口與混合容器相連。

按上述技術方案，所述加熱機構包括環形加熱塊，在環形加熱塊內設有與混合容器相連通的加熱腔體。

按上述技術方案，所述支架包括上框架和下框架，兩框架通過固定杆相連。

按上述技術方案，在支架上設有驅動支架向x軸向移動的x軸移動機構和驅動支架向y軸移動的y軸移動機構。

按上述技術方案，所述攪拌螺杆的前端設有右旋螺紋，中端設有左旋螺紋、末端設有右旋螺紋。

本發明所取得的有益效果為：

1.本發明通過採用螺杆推進的方式向熔融pet材料中加入成核劑，解決了pet材料結晶速率過慢的問題，使得fdm型3d印表機可以使用pet材料作為為列印材料，具有更強的適用性和可靠性。

2.本發明通過設置攪拌螺杆，由前端右旋螺紋、中部左旋螺紋和末端右旋螺紋三部分組成，通過中部左旋螺紋和前端右旋螺紋旋向的不同，保證了成核劑與粘流態pet的充分混合，通過前端和末端右旋螺紋的旋轉，帶動螺紋間距裡的混合物向下運動，保證了混合物的穩定擠出。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明的送料螺杆的結構示意圖；

圖3為本發明的送成核劑螺杆套筒結構示意圖。

圖中：1.第一減速馬達，2.聯軸器，3.x軸移動機構，4.送料螺杆，5.y軸移動機構，6.混合容器，7.下框架，8.第二減速馬達，9.聯軸器，10.成核劑螺杆，11.上框架，12.固定杆，13.成核劑螺杆套筒，14.進料口，15.加熱機構，16.噴嘴，17.光滑圓柱杆，18.右旋螺紋，19.左旋螺紋，20.右旋螺紋，21.成核劑出料口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1-3所示，本實施例提供了一種利用pet材料為成型線材的3d列印噴頭，包括支架，所述支架包括上框架11和下框架7，兩框架四周通過固定杆12相連。在支架上設有成核劑輸送機構、混合攪拌機構、混合容器6、加熱機構15、噴嘴16，所述成核劑輸送機構的成核劑出料口與混合容器6相連通，在混合容器6的側面設有pet進料口14，所述混合攪拌機構的攪拌杆伸入混合容器內，對pet材料和成核劑材料進行混合攪拌，所述加熱機構的兩端分別與混合容器6和噴嘴16相連。

所述成核劑輸送機構包括安設在上框架11上的第二減速馬達8、成核劑輸送螺杆10、成核劑螺杆套筒13，所述第二減速馬達的輸出軸通過聯軸器9與成核劑輸送螺杆10相連，所述成核劑螺杆套筒13套裝在成核劑輸送螺杆10外，在成核劑螺杆套筒13的上端部設有成核劑進料口，下端部設有成核劑出料口21與混合容器6相連。減速電機8帶動送成核劑螺杆10的轉動，從而實現成核劑穩定送到下方，再通過成核劑口21將成核劑穩定送入混合容器6。

所述混合攪拌機構包括攪拌杆4，所述攪拌杆4的上端設有攪拌驅動裝置，下端通過光滑圓柱杆17連接有攪拌螺杆。其中，攪拌杆4和成核劑輸送螺杆10平行設置。所述攪拌驅動裝置包括固設在上框架11上第一減速馬達1，所述第一減速馬達1的輸出軸通過聯軸器2與攪拌杆4相連。所述攪拌螺杆的前端設有右旋螺紋18，中端設有左旋螺紋19，末端設有右旋螺紋20，末端的右旋螺20部分伸入加熱機構內。

所述加熱機構15包括環形加熱塊，加熱塊附在混合容器6外側，並設在下框架7的下端，在環形加熱塊內設有與混合容器相連通的加熱腔體。

本實施例中，還可以在支架上設有驅動支架向x軸向移動的x軸移動機構3和驅動支架向y軸移動的y軸移動機構5。整機通過x軸移動機構3和y軸移動機構5連接到3d印表機上。

本發明的工作過程為：列印材料pet通過pet進料口14進入混合容器6中，纏繞在攪拌螺杆上。第二減速馬達8的轉動帶動成核劑螺杆10的轉動，從而把成核劑套筒13中的成核劑穩定的送到下方的混合容器6的成核劑口21，從而將成核劑加入到混合容器6中。加熱塊附在混合容器6外面，加熱塊加熱混合容器6中的pet材料，將其加熱到熔融態，通過攪拌螺杆旋向的不同實現熔融態pet材料和成核劑的充分混合。通過攪拌螺杆的轉動帶動混合物的下壓，進而送到噴嘴16，然後擠出。整個噴頭通過x軸移動機構3和y軸移動機構5連接在3d印表機上，通過程序控制噴頭的移動列印。