[发明专利]一种3D打印废料回收再利用装置

说明书

本发明公开一种3D打印废料回收装置由加热熔融单元、活塞挤压单元、冷凝成型单元、机械切割单元和挤出系统组成。利用安装在加热腔室外部的电阻加热线圈加热置于表面布置有均匀孔洞的筛板上的废弃打印材料。电机传动带动丝杠旋转使活塞向下对熔融态材料进行挤压，材料经过挤压通过筛孔变为丝状熔融态材料，材料流经包裹着冷凝液管的冷却腔室后变为固化的丝状材料，通过由电机带动的旋转刀具切割制成粒状材料，并依靠重力落入挤出机料斗中，通过螺杆挤出机熔融挤出后制成3D打印丝状耗材。挤出机机头处的电动绕线机有序缠绕挤出机挤出的丝状耗材制得3D打印耗材。本装置可实现3D打印废料回收再利用，降低了3D打印成本，使3D打印技术更加低碳环保。

技术领域

本发明涉及快速成型领域，具体涉及一种对3D打印耗材废料等的重塑再利用装置。

背景技术

3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。材料是3D打印的物质基础，3D打印机使用的材料通常是高分子聚合物丝状材料，但因该技术尚不成熟打印成功率较低，导致大量边角料、残次品以及过期耗材等废弃材料的产生，上述耗材浪费的问题是3D打印技术推广过程中面临的主要技术瓶颈之一。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的不足，提供一种可以快速熔融3D打印废料并快速制备耗材的设备，将3D打印塑料废料或残次模型重新熔融再制备为3D打印耗材的废料回收装置。本发明能一定程度上实现3D打印废旧材料的回收问题，有效避免资源浪费，一定程度上降低了3D打印的成本，有助于进一步加强3D打印技术的低碳环保属性。

本发明的技术方案是：一种3D打印废料回收再利用装置，由加热熔融单元、活塞挤压单元、冷却固化单元、机械切割单元、挤出机构组成，所述加热熔融单元包括电阻丝加热线圈、加热腔室；所述活塞挤压单元包括电机、丝杠、直线导轨、活塞、表面布置有均匀孔洞的筛板；所述冷却固化单元包括冷凝液管、隔热层和冷却腔室；所述机械切割单元包括电机、主轴和刀片；所述挤出系统即为一个微型单螺杆挤出机和电动绕线盘。

本发明一种3D打印废料回收再利用装置的加热熔融单元中安装在加热腔室外部的电阻丝加热线圈工作使内腔温度高于腔内废料的熔点温度，将收集的废料放入已加热的腔室中加热熔融，为挤压成丝提供前期准备。

本发明一种3D打印废料回收再利用装置的活塞挤压单元中电机安装在设备最上端的在机架上，电机与丝杠相连，通过电机带动丝杠旋转使与丝杠连接的活塞进行竖直方向运动，导轨起到对活塞部件旋转自由度的限制作用。活塞与加热腔室内壁保证间隙配合状态，并保证活塞上下滑动功能良好实现且避免材料从活塞与加热腔室内壁间缝隙溢出。废弃材料置于一个表面布置有均匀孔洞并与腔室内壁紧密连接的筛板之上，筛板孔洞直径小于螺杆挤出机螺槽深度和螺距，废料加热熔融后经活塞压缩，通过筛孔形成丝状熔融态材料，并依靠重力向下流动进入冷却固化系统。

本发明一种3D打印废料回收再利用装置的冷却固化单元中隔热层是由具有良好隔热性能的材料制成的环形垫片，环形垫片的内外径与加热、冷却腔室内外径相同。隔热层下方安装有与加热腔室同等大小形状的冷却腔室，其外侧缠以冷凝液管道，冷凝液管道内通以水等比热容大的冷凝液体降低冷却腔室内部温度，使通过活塞挤出的丝状材料快速冷却固化，防止丝间粘连，便于后期切割成粒。由于冷却腔室下部内表面为上大下小的圆锥面，丝状耗材在圆锥面区域随横截面的减小，丝状材料向中心聚拢并丝间间隙减小。

本发明一种3D打印废料回收再利用装置，通过固定在基座上的电机带动主轴转动，使轴上的刀片以一定的频率切割冷却腔室下部出口处冷却固化的丝状材料，形成粒状耗材，并落入挤出机加料口中。

本发明一种3D打印废料回收再利用装置的挤出系统中粒状耗材落入其进料口中，通过螺杆熔融挤出后制成3D打印丝状耗材。位于挤出机机头处的电动绕线机有序缠绕挤出机挤出的丝状耗材，有助于保持耗材细丝直径一致性。