[實用新型]一種可食用型顆粒供料式3D打印裝置

有效

• 申請號: 201820860718.1
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN209202141U
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 楊來俠;楊繁榮
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: A23P30/20
• 分類號: A23P30/20;A23G1/04;B33Y30/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

本實用新型涉及一種采用熔融沉積技術的可食用型顆粒供料式3D打印裝置，包括顆粒料螺桿擠出機構和液態料氣動活塞擠壓機構，所述的顆粒料螺桿擠出機構具有一個下端接有可替換噴嘴且外側包裹有橡膠加熱板的顆粒料料筒，將一根電動螺桿插入顆粒料料筒內，在螺桿的下部安裝有攪拌桿，在顆粒料料筒的下側壁上開有液態料進料口，所述的液態料氣動活塞擠壓機構具有一個下部帶液態料料筒的氣動活塞筒，液態料料筒的下出口通過連接軟管接至顆粒料螺桿擠出機構的液態料進料口，氣動活塞筒的頂部設有與蠕動泵相通的蠕動泵連接口。本實用新型的結構簡單、操作方便，能夠有效地將原料和添加劑混合起來同時擠出，有利于3D打印機成型質量的提高。

技術領域

本實用新型屬于3D打印技術領域，涉及一種采用熔融沉積技術的可食用型顆粒供料式3D打印裝置。

背景技術

現有的采用熔融沉積技術的顆粒供料式3D打印裝置的工作原理是通過螺桿輸送顆粒材料至加熱腔后熔融擠出并層層打印以形成最終實體物件，或者通過螺桿擠出粉末狀材料，再從安裝在螺桿擠出裝置一側的粘結劑料筒中噴射擠出粘結劑，通過粘結粉末來形成最終實體物件。然而，現有的顆粒進料式熔融沉積技術裝置在實際應用中也還存在以下的缺陷：

1、由于裝置所用打印材料的物理屬性受限制較多，并且打印材料單一，如若要增加不同性質的材料就需要同時增加擠出機構，導致打印機的適用性不強。

2、在原材料中，粘結劑等添加劑的物理狀態分為固態料(顆粒料，如蔗糖顆粒、巧克力顆粒等)和液態料(如水、乳化劑等)兩種，當呈現固態的情況下多為粉末狀，通過螺桿進料需要將其與顆粒原料混合輸送。根據固體輸送理論可知，在螺桿規格一定的情況下，當原料顆粒大小不一時，粉末狀或不規則細小顆粒可能會在加料到加料口處造成“架橋”現象，使進料較困難，并且加料口處螺槽不易充滿從而導致擠出量不穩定。因此在打印中如若需要與顆粒原料混合，就需要對添加劑的密度及顆粒大小進行限制，這樣給打印的材料準備上就會造成一定的不便。當添加劑呈現為液態時，輸送至螺桿中需要與顆粒料同時擠出，而顆粒狀的原料與液體粘結劑在下料時混合會形成膏狀，無法正常下料。

3、熔融沉積技術是將原料加熱熔融后擠出成型，在裝置加熱的過程當中，溫度的控制極為重要，但由于裝置所用原料的熔點與添加劑等的熔點并不一定處在一個范圍內，因此現有技術裝置無法在加熱中同時將雙材料或多材料同時擠出成型。

4、熔料從螺桿擠出的過程當中會經過一個螺桿長度的路程，在添加劑與原料熔融后會一起被擠出，比如粘結劑此時就會和原料迅速反應，導致在還沒有到達噴嘴位置時，原料就已固化成型，造成擠出負載增大甚至打印失敗，引起能量的浪費或者設備的破壞。

5、現有技術裝置將原料擠出噴嘴與添加劑擠出噴嘴平行放置時，會出現原料已擠出在平臺上，添加劑后續才被噴灑在上面的情況，這個過程當中存在的時間差可能會使熔料已經凝固，添加劑才擠出，造成添加劑與原料過早反應固化的現象，打印效果差且打印效率較低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種可食用型顆粒供料式3D打印裝置，該裝置的結構簡單、操作方便，不僅能夠對所需的原料和添加劑分開處理，還能防止添加劑和原料過早地融合反應，從而能夠有效地將原料和添加劑混合起來同時擠出，有利于3D打印機成型質量和效率的提高。

為實現上述發明目的而采用的技術解決方案是這樣的：所提供的可食用型顆粒供料式3D打印裝置包括一個顆粒料螺桿擠出機構和一個液態料氣動活塞擠壓機構，其中，所述的顆粒料螺桿擠出機構具有一個下端接有可替換噴嘴的顆粒料料筒，在顆粒料料筒的上端接有一個漏斗，在顆粒料料筒的外側包裹有帶溫控系統的橡膠加熱板或電磁感應加熱圈，將一根通過步進電機驅動的螺桿由漏斗外向下插入顆粒料料筒內，在螺桿的下部對稱安裝有兩個攪拌桿，在顆粒料料筒的下側壁上開有一個液態料進料口，所述的液態料氣動活塞擠壓機構具有一個下部帶液態料料筒的氣動活塞筒(單活塞桿缸)，液態料料筒的下端出口通過一根連接軟管通接至顆粒料螺桿擠出機構的液態料進料口，氣動活塞筒的頂部設有與蠕動泵相通的蠕動泵連接口。