[发明专利]一种物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置

说明书

本发明提供一种物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置，包括电机、气缸、转筒、设置于转筒中心轴线的上传动轴和下传动轴，电机驱动上传动轴与外部的转筒反向转动，上传动轴上安装有搅拌叶片，实现转筒内物料的搅拌；气缸驱动上传动轴上下移动，实现上传动轴和下传动轴的断开与连接，上传动轴向下移动时，与下传动轴连接并驱动其同向转动，下传动轴上的挤出叶片与外部转筒反向转动，实现物料挤出。本发明的3D打印喷头装置，实现打印物料搅拌和挤出同步进行，无需管道输送，大大减少缓凝剂的使用量或无需使用缓凝剂，并可实现连续快速打印，大大提高了打印效率。

技术领域

本发明涉及3D打印喷头装置，尤其涉及一种可实现物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置，属于3D打印技术领域。

背景技术

3D打印技术在上世纪90年代被提出，现已成为一种新兴制造科技而高速发展。3D打印技术已经快速渗透到医学、航空航天、汽车工业、文化娱乐、食品加工、模型制作等领域。目前，传统的混凝土3D打印，采用的是搅拌后的混凝土湿料，通过管道经压力泵送到3D打印机的打印头，再经过打印头设置挤出装置挤出实现打印过程。

传统3D打印设备中混凝土的搅拌与挤出需要管道输送，因此打印材料往往需要较长的凝结时间，配料时需要添加缓凝剂；打印的混凝土材料也不宜过度粘稠，导致层间结合强度不高；此外，每次打印前需事先计算用量，无法实现持续打印。打印结束，清理泵送管道与接收器工作量大。同时，打印的产品由于多层累积，表面粗糙度较大。由于输送管道的存在，迫使拌合物在设计过程中凝结时间延长，3D打印快速制造的优势无法真正发挥出来。

综上，如果实现在打印装置内部物料混合、搅拌并挤出成型，即可避免或减少使用缓凝剂，减少3D打印时物料的凝结时间，实现持续打印。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中3D打印装置存在的物料拌和、输送到成型存在的时间长，需要使用大量缓凝剂，以及造成的3D打印无法持续、速度慢、输送物料管道难以清洁的问题，提出一种物料搅拌和挤出可同时进行的3D打印喷头装置，在打印喷头装置内部实现物料拌和，并可实时实现拌和物料的挤出，无需管道输送，只需少量或无需缓凝剂，并可实现持续打印，管道专管专用，并可模块化设置，方便清洗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种物料搅拌和挤出同时进行的3D打印喷头装置，包括电机、气缸、转筒、设置于转筒中心轴线的上传动轴和下传动轴，电机通过传动齿轮组驱动上传动轴转动，上传动轴通过行星齿轮组驱动外部的转筒与其反向转动；转筒内容纳干料和液料，上传动轴上安装有搅拌叶片，实现转筒内干料和液料的搅拌；所述气缸驱动上传动轴上下移动，实现上传动轴和下传动轴的断开与连接，上传动轴向下移动时，上传动轴与下传动轴连接并驱动其同向转动，使固定于下传动轴上的挤出叶片与转筒反向转动，实现搅拌后物料的挤出，上传动轴向上移动时，上传动轴与下传动轴断开连接，挤出叶片停止与转筒的反向转动，使物料停止挤出。

进一步地，上述3D打印喷头装置中，本领域技术人员应当了解的是，现有技术中有多种方式可以实现上传动轴下移时与下传动轴的固定连接，作为优选的具体实施方式之一，所述上传动轴底端设置上段联轴器，所述下传动轴顶端设置下段联轴器，上传动轴上下移动时，二者通过联轴器互相连接和断开。

进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述下传动轴通过连杆连接于转筒底端内壁上，与上传动轴断开时，随转筒同向转动。此时，固定于下传动轴上的挤出叶片也与转筒同向转动，不会将物料挤出，可将物料封堵在转筒内，实现其充分搅拌混合。

进一步地，上述3D打印喷头装置中，所述行星齿轮置于一个U型隔板内，隔板底盘上设置若干贯穿孔用于物料的通过。U型隔板可将位于上方的传动齿轮及行星齿轮与通过的物料隔开，防止污染传动装置和影响传动效果。