一种3D打印废料回收再利用装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种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。

A 3D printing waste recycling device

The invention discloses a 3D printing waste recovery device which is composed of a heating melting unit, a piston extrusion unit, a condensing forming unit, a mechanical cutting unit and an extrusion system. The waste printing material is heated by a resistance heating coil mounted outside the heating chamber on a sieve plate with uniform holes arranged on the surface. The motor drives the screw to rotate so that the piston extrudes the molten material downward. The material is transformed into filamentous molten material by extrusion through the sieve hole. The material flows through the cooling chamber enclosing the condensate tube and becomes solidified filamentous material. The granular material is cut by a rotating tool driven by the motor and relies on gravity. After being extruded into the extruder hopper and extruded by screw extruder, 3D printing filamentous consumables are produced. The 3D printing consumables were prepared by orderly winding the wire consumables extruded by the extruder. The device can realize the recycling of 3D printing waste, reduce the cost of 3D printing, and make 3D printing technology more low carbon and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印废料回收再利用装置
本专利技术涉及快速成型领域，具体涉及一种对3D打印耗材废料等的重塑再利用装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术能一定程度上实现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。本专利技术的技术方案是：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。本专利技术一种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。本专利技术一种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。本专利技术一种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。本专利技术一种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。本专利技术一种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。本专利技术一种3D打印废料回收再利用装置加工方法是：利用安装在加热腔室外圈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成固化的丝状材料，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。本装置能实现3D打印耗材和残次品的回收再利用，一定程度上降低了3D打印成本，使3D打印技术更加低碳环保。附图说明图1是一种3D打印废料回收再利用装置原理示意图。图2是一种3D打印废料回收再利用装置加热熔融单元示意图。图3是一种3D打印废料回收再利用装置活塞挤压单元示意图。图4是一种3D打印废料回收再利用装置冷却固化单元示意图。图5是一种3D打印废料回收再利用装置机械切割单元示意图。具体实施方式本专利技术的技术方案是：一种3D打印废料回收再利用装置，主要由加热熔融单元1、活塞挤压单元2、冷却固化单元3、机械切割单元4、挤出系统组成，所述加热熔融单元1包括电阻丝加热线圈1-1、加热腔室1-2；所述活塞挤压单元2包括直线导轨2-1、丝杠2-2、电机2-3、活塞2-4、表面布置有均匀孔洞的筛板2-5；所述冷却固化单元3包括冷凝液管3-1、隔热层3-2和冷却腔室3-3；所述机械切割单元4包括电机4-1、主轴4-2和刀片4-3；所述挤出系统包括一个微型单螺杆挤出机5和电动绕线盘6。如图1所示，本专利技术一种3D打印废料回收再利用装置各单元由上至下安装顺序为加热熔融单元1、活塞挤压单元2、冷却固化单元3、机械切割单元4和挤出系统组成，挤出系统包括一个微型单螺杆挤出机5和电动绕线盘6。加热腔室1-2外部安装有电阻丝加热线圈1-1，活塞2-4与加热腔室1-2内壁保证较紧的间隙配合状态，废弃材料置于一个表面布置有均匀孔洞并与加热腔室1-2内壁紧密连接的筛板2-5之上，隔热层3-2安装于加热腔室1-2和冷却腔室3-3之间，隔热层3-2下方安装有与加热腔室1-2同等大小形状的冷却腔室3-3，其外侧缠以冷凝液管道3-1。冷却腔室3-3下方安装有机械切割单元4，机械切割单元4出口连接微型单螺杆挤出机5，微型单螺杆挤出机5出口挤出的熔丝在电动绕线盘6上缠绕成卷。本专利技术一种3D打印废料回收再利用装置加工方法是：如图2所示，利用安装在加热腔室1-2外圈的电阻加热线圈1-1加热置于表面布置有均匀孔洞的筛板2-5上的废弃打印材料。如图3所示，电机2-3传动带动丝杠2-2旋转使活塞2-4沿着直线导轨2-1方向向下对熔融态材料进行挤压，材料经过挤压通过筛孔2-5变为丝状熔融态材料，如图4所示，材料流经包裹着冷凝液管3-1的冷却腔室3-3后变为固化的丝状材料，最后通过由电机4-1带动主轴4-2旋转刀具4-3切割制成粒状材料，并依靠重力落入微型单螺杆挤出机5料斗中，如图5所示，通过微型单螺杆挤出机5再塑化挤出丝状耗材，电动绕线盘6有序缠绕实现废料回收重塑再利用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印废料回收再利用装置，其特征在于：主要由加热熔融单元、活塞挤压单元、冷却固化单元、机械切割单元和挤出系统组成，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、活塞及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道、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；所述挤出系统包括一个微型单螺杆挤出机和电动绕线盘。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印废料回收再利用装置，其特征在于：主要由加热熔融单元、活塞挤压单元、冷却固化单元、机械切割单元和挤出系统组成，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、活塞及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道、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；所述挤出系统包括一个微型单螺杆挤出机和电动绕线盘。2.根据权利要求1所述的一种3D打印废料回收再利用装置，其特征在于：加热熔融单元的电阻丝加热线圈安装在加热腔室外部；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；冷却固化单元中的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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，马昊鹏，阎华，陆晨，杜朋柱，向声燚，苗剑飞，徐祯，张庆韧，许开一，王治良，廖家伟，焦志伟，丁玉梅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11