[实用新型]一种可食用型颗粒供料式3D打印装置

说明书

本实用新型涉及一种采用熔融沉积技术的可食用型颗粒供料式3D打印装置，包括颗粒料螺杆挤出机构和液态料气动活塞挤压机构，所述的颗粒料螺杆挤出机构具有一个下端接有可替换喷嘴且外侧包裹有橡胶加热板的颗粒料料筒，将一根电动螺杆插入颗粒料料筒内，在螺杆的下部安装有搅拌杆，在颗粒料料筒的下侧壁上开有液态料进料口，所述的液态料气动活塞挤压机构具有一个下部带液态料料筒的气动活塞筒，液态料料筒的下出口通过连接软管接至颗粒料螺杆挤出机构的液态料进料口，气动活塞筒的顶部设有与蠕动泵相通的蠕动泵连接口。本实用新型的结构简单、操作方便，能够有效地将原料和添加剂混合起来同时挤出，有利于3D打印机成型质量的提高。

技术领域

本实用新型属于3D打印技术领域，涉及一种采用熔融沉积技术的可食用型颗粒供料式3D打印装置。

背景技术

现有的采用熔融沉积技术的颗粒供料式3D打印装置的工作原理是通过螺杆输送颗粒材料至加热腔后熔融挤出并层层打印以形成最终实体物件，或者通过螺杆挤出粉末状材料，再从安装在螺杆挤出装置一侧的粘结剂料筒中喷射挤出粘结剂，通过粘结粉末来形成最终实体物件。然而，现有的颗粒进料式熔融沉积技术装置在实际应用中也还存在以下的缺陷：

1、由于装置所用打印材料的物理属性受限制较多，并且打印材料单一，如若要增加不同性质的材料就需要同时增加挤出机构，导致打印机的适用性不强。

2、在原材料中，粘结剂等添加剂的物理状态分为固态料(颗粒料，如蔗糖颗粒、巧克力颗粒等)和液态料(如水、乳化剂等)两种，当呈现固态的情况下多为粉末状，通过螺杆进料需要将其与颗粒原料混合输送。根据固体输送理论可知，在螺杆规格一定的情况下，当原料颗粒大小不一时，粉末状或不规则细小颗粒可能会在加料到加料口处造成“架桥”现象，使进料较困难，并且加料口处螺槽不易充满从而导致挤出量不稳定。因此在打印中如若需要与颗粒原料混合，就需要对添加剂的密度及颗粒大小进行限制，这样给打印的材料准备上就会造成一定的不便。当添加剂呈现为液态时，输送至螺杆中需要与颗粒料同时挤出，而颗粒状的原料与液体粘结剂在下料时混合会形成膏状，无法正常下料。

3、熔融沉积技术是将原料加热熔融后挤出成型，在装置加热的过程当中，温度的控制极为重要，但由于装置所用原料的熔点与添加剂等的熔点并不一定处在一个范围内，因此现有技术装置无法在加热中同时将双材料或多材料同时挤出成型。

4、熔料从螺杆挤出的过程当中会经过一个螺杆长度的路程，在添加剂与原料熔融后会一起被挤出，比如粘结剂此时就会和原料迅速反应，导致在还没有到达喷嘴位置时，原料就已固化成型，造成挤出负载增大甚至打印失败，引起能量的浪费或者设备的破坏。

5、现有技术装置将原料挤出喷嘴与添加剂挤出喷嘴平行放置时，会出现原料已挤出在平台上，添加剂后续才被喷洒在上面的情况，这个过程当中存在的时间差可能会使熔料已经凝固，添加剂才挤出，造成添加剂与原料过早反应固化的现象，打印效果差且打印效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种可食用型颗粒供料式3D打印装置，该装置的结构简单、操作方便，不仅能够对所需的原料和添加剂分开处理，还能防止添加剂和原料过早地融合反应，从而能够有效地将原料和添加剂混合起来同时挤出，有利于3D打印机成型质量和效率的提高。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的可食用型颗粒供料式3D打印装置包括一个颗粒料螺杆挤出机构和一个液态料气动活塞挤压机构，其中，所述的颗粒料螺杆挤出机构具有一个下端接有可替换喷嘴的颗粒料料筒，在颗粒料料筒的上端接有一个漏斗，在颗粒料料筒的外侧包裹有带温控系统的橡胶加热板或电磁感应加热圈，将一根通过步进电机驱动的螺杆由漏斗外向下插入颗粒料料筒内，在螺杆的下部对称安装有两个搅拌杆，在颗粒料料筒的下侧壁上开有一个液态料进料口，所述的液态料气动活塞挤压机构具有一个下部带液态料料筒的气动活塞筒(单活塞杆缸)，液态料料筒的下端出口通过一根连接软管通接至颗粒料螺杆挤出机构的液态料进料口，气动活塞筒的顶部设有与蠕动泵相通的蠕动泵连接口。