[发明专利]一种地聚物材料3D打印混合挤出装置

说明书

本发明公开了一种地聚物材料3D打印混合挤出装置，涉及3D打印技术，旨在解决现有技术中地聚物材料挤出不完全和原料混合不完全的问题。其技术方案要点是包括打印头支架和进料部件、搅拌部件和挤出部件；进料部件包括漏斗状物料桶，漏斗状物料桶上设置有第一进料口和第二进料口，漏斗状物料桶内设置有中空转轴，中空转轴的外圆周侧壁上设置有螺旋叶片，中空转轴顶端连接有第一伺服电机；搅拌部件包括柱状物料桶，柱状物料桶内设置有同轴贯穿中空转轴且上端连接第二伺服电机的芯轴，芯轴下端伸出芯轴的圆周侧壁上设置有搅拌翅；挤出部件包括挤出嘴，芯轴圆周侧壁上设置有位于搅拌翅下方的挤出螺旋。本发明达到了物料充分混合和充分挤出的效果。

技术领域

本发明涉及3D打印的技术领域，尤其是涉及一种地聚物材料3D打印混合挤出装置。

背景技术

3D打印技术又被称为增材制造技术，该技术主要以数字模型为基础，通过控制系统，将材料以喷射、挤出等方式从下到上逐层堆叠，最终形成完整的结构实体。3D打印技术在金属加工、医学和航空航天等领域已经有了较为成熟的应用。近年来3D打印混凝土技术在建筑领域的应用逐步发展起来。3D打印混凝土技术指的是按照数字模型成型的行进路径，将水泥基材料作为打印材料，通过层层堆叠，最终形成三维结构或者构件的技术，但是水泥这类传统建筑材料在生产过程中碳排放很高。

地聚物材料是使用碱性激发剂(常见的有水玻璃溶液和氢氧化钠溶液等)与一些具有火山灰活性的硅铝酸盐固废材料混合反应而成的一类胶凝材料。由于使用了高碱性的激发剂，地聚物材料具有凝结速度快、粘度大的特点，此时传统的混凝土3D打印混合挤出装置难以满足地聚物材料的3D打印，总结下来主要存在以下缺点：1.地聚物材料常常会没完全从挤出装置中挤出，由于化学反应过快已经硬化在物料桶中，所以需要尽可能的在靠近挤出口处完成硅铝酸盐和激发剂的搅拌与挤出；2.原有的挤出装置只能实现混凝土的挤出，不能实现混凝土的混合和搅拌。3.对于容易造成3D打印挤出装置堵塞的现状，原有的挤出装置清洗困难。现有挤出装置这些问题的存在使得地聚物材料3D打印的推广在一定程度上受到制约，因此需要在进料、混合、螺旋构造、布局等多方面进行原始性的创新，才能使得装置适用地聚物材料的3D打印。

发明内容

本发明的目的是提供一种地聚物材料3D打印混合挤出装置，可以做到送料稳定、搅拌充分、挤出迅速，提升了地聚物材料的3D打印效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种地聚物材料3D打印混合挤出装置，包括打印头支架和自上而下依次安装于打印机支架上的进料部件、搅拌部件和挤出部件；

所述进料部件包括漏斗状物料桶，所述漏斗状物料桶上设置有第一进料口和第二进料口，所述漏斗状物料桶内设置有与第二进料口相通且沿竖直方向设置的中空转轴，所述中空转轴的外圆周侧壁上设置有螺旋叶片，所述螺旋叶片为适应于漏斗状物料桶形状的变径螺旋叶片，所述中空转轴内部中空且上下端均为开口设置，所述中空转轴顶端连接有驱动其转动的第一伺服电机；

所述搅拌部件包括位于漏斗状物料桶下方的柱状物料桶，所述柱状物料桶内设置有同轴贯穿中空转轴且上端连接第二伺服电机、下端伸出中空转轴的芯轴，所述芯轴下端伸出芯轴的圆周侧壁上设置有搅拌翅；

所述挤出部件包括位于柱状物料桶下方的挤出嘴，所述芯轴圆周侧壁上设置有位于搅拌翅下方的挤出螺旋，所述挤出螺旋延伸至挤出嘴内。

通过采用上述技术方案，两种物料分别通过第一进料口和第二进料口进入漏斗状物料桶内，首先在螺旋叶片的作用下具有更好的流动性，在重力的作用下向下流动，在中空转轴的下端，两种物料实现接触，一起流入到柱状物料桶内，在搅拌翅的作用下，两种物料充分混合，同时在不断输入混合物的压力和下端挤出螺旋的挤出作用下，充分混合的地聚物材料继续向下，从挤出嘴挤出，达到送料稳定、搅拌充分、挤出迅速，提升了地聚物材料的3D打印效果。