环保型粉末3D打印机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种环保型粉末3D打印机，属于3D打印领域。该装置进行落叶粉末打印时，利用所设计的粉末3D打印机以及粘结剂，通过带传动的方式，控制打印喷头在XY方向上进行自由运动；通过丝杆传动的方式，控制打印底平面在Z轴方向上的上下运动。另外，喷头通过蠕动泵驱动，通过蠕动泵的启停和调速，实现粘结剂的均匀喷射。而所设计的撒粉槽、铺粉辊在Y方向上的运动控制撒粉进程。整体工作顺序为：喷头按照所设计的3D打印模型，对当前一层切面进行粘结剂喷射，Z轴下降一个打印高度，撒粉槽、铺粉辊在Y方向上完成一次来回铺粉，打印喷头重新工作，开始打印下一层。本实用新型专利技术可以利用落叶来打印餐盒，具有极高的经济价值和环境价值。

Environmental friendly powder 3D printer

The utility model discloses an environmentally friendly powder 3D printer, which belongs to the field of 3D printing. The device uses the designed powder 3D printer and binder to control the free movement of the printing nozzle in the XY direction by belt transmission and the up and down movement of the printing bottom plane in the Z axis direction by screw transmission. In addition, the nozzle is driven by a peristaltic pump, and the uniform injection of binder is realized by starting, stopping and regulating the speed of the peristaltic pump. The movement of the powder spraying trough and roller in the Y direction controls the powder spraying process. The overall working order is as follows: the sprinkler sprays the binder on the current section according to the designed 3D printing model, the Z axis drops a printing height, the sprinkler trough and the sprinkler roll finish a round-trip sprinkling powder in the Y direction, the sprinkler re-works and begins to print the next layer. The utility model can print lunch boxes by using fallen leaves, which has high economic value and environmental value.

【技术实现步骤摘要】
环保型粉末3D打印机
本技术属于3D打印领域，具体涉及一种环保型粉末3D打印机。
技术介绍
随着城市绿化工作的推进，落叶季大量待处理的城区落叶成为棘手的难题。在每年总量超过1000万吨城区落叶资源面临利用成本高、处理污染大的困境。目前落叶主要处理模式为焚烧发电。焚烧过程如下：将道路落叶清扫后与生活垃圾一起送到垃圾焚烧厂进行焚烧发电，焚烧发电需要对污染物进行处理，剩余的固体有害物进行固化处理然后填埋。目前落叶焚烧一吨大约能产生1000度电，按照最新的焚烧发电收购价格，0.65元/度，故能产生650元的收益，但这并没有减去由于落叶季增加的人力支出，因此即使不考虑设备成本，每吨落叶净收益将近-4000元，不能将落叶这种宝贵的资源合理化利用。并且由于落叶焚烧会产生很多有害物质，会造成相当的大气污染，环保效益不高。其次落叶的用途是进行堆肥，这是目前环保效益最高的，但由于运输成本较高，所以这种在落叶处理方面不能大规模推广。落叶堆肥一些城市做得确实比较好，比如济南已开始试点落叶回收，每吨回收价为50元，回收后的落叶送进肥料工厂，变成“落叶肥”，其市场价值上升10倍。上海、江阴等地区也初见成效，有关人员收集城市的落叶，利用机器加以粉碎，并添加菌种制成肥料，再用于绿化的施肥。但这种方法需要投入资金、占用场地，且时间周期较长，江阴每年仅购买相关机器就需要300多万元，运输、制作等其他方面的投入也需要约七八十万元。综合测算成本，人工制成的肥料价格要高出市场上的肥料价格，以北京市为例，落叶堆肥是推广的一种方法，每吨落叶处理的成本约69100元，净收益为负值，主要依靠国家补贴。由于其成本过高，投入——产出周期过长，因而难以推广。与此同时，近年来随着外卖行业的发展，对一次性外卖包装盒的需求陡增。一般外卖包装主要有一次性塑料盒、一次性筷子以及塑料袋，给生态环境造成极大地浪费，同时给城市留下大量难以处理的白色垃圾。仅根据美团、饿了么、百度外卖三家平台提供的数据，日订单量均在2000万单左右，全国每天消耗约六千万塑料餐盒，按照每个塑料袋和塑料餐盒均为0.06平方米粗略估计，每个订餐平台每天产生的废弃塑料的面积，就能达到240万平方米，大约相当于336个足球场，垒起相当于339座珠峰高度。本设计相较于传统的处理工艺，具有成本低廉、无废弃污染物、处理周期短、标准化生产等优点。制成的餐盒产品具有原料来源广泛、易降解、易为土壤吸收等优点，不仅能有效缓解城市白色垃圾泛滥的严峻问题，还能改良土壤质量。此外，基于本设计的3D粉末打印的核心技术，落叶粉末还具有制成其他工艺品的潜质，同样易于批量化生产，具有较高的潜在经济价值、艺术价值与环保意义。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种环保型粉末3D打印机。本技术所采用的具体技术方案如下：一种环保型粉末3D打印机，其包括撒粉机构、打印喷头和升降式打印平台；所述的升降式打印平台包括铺粉挡板、打印平台和支撑柱，所述的铺粉挡板呈环形且围绕成方筒状，打印平台水平设置于铺粉挡板内部，且打印平台顶面与铺粉挡板的内壁贴合形成一个用于容纳落叶粉末的腔体，打印平台底部由支撑柱支撑实现垂直上下移动；所述的铺粉挡板侧部紧贴设有回收腔；所述的打印喷头通过XY移动平台固定在所述的打印平台上方；所述的打印喷头包括半开式连接件、蠕动泵和喷嘴，喷嘴与硅胶管的一端相连，所述的半开式连接件中开设有一个通孔，该通孔通过一条通槽连接至半开式连接件的侧边缘，所述通槽两侧设置有用于调节通槽两个侧壁之间距离的调节件；硅胶管与喷嘴的接合位置被夹持固定于所述的通孔中；硅胶管另一端依次连接蠕动泵和溶液供应装置；在所述的打印平台上方还悬挂固定有撒粉机构，所述的撒粉机构包括撒粉槽、搅粉辊、铺粉辊和铺粉辊连接板，撒粉槽挂接于光轴上，光轴两端均套有粉槽滑块，两端的粉槽滑块中贯穿有丝杆且两者构成螺旋副，丝杆端部设有驱动电机；撒粉槽底部开有供落叶粉末流出的撒粉缝隙，撒粉槽内腔中设有搅粉辊；撒粉槽下方设置有两条与所述丝杆垂直的铺粉辊，且铺粉辊通过铺粉辊连接板固定于光轴上；所述的铺粉辊底面紧贴升降式打印平台的顶面。该装置进行落叶粉末打印时，利用所设计的粉末3D打印机以及粘结剂，通过带传动的方式，控制打印喷头在XY方向上进行自由运动；通过丝杆传动的方式，控制打印底平面在Z轴方向上的上下运动。另外，喷头通过蠕动泵驱动，通过蠕动泵的启停和调速，实现粘结剂的均匀喷射，保证粉末的精确成型。而所设计的撒粉槽、铺粉辊在Y方向上的运动控制撒粉进程。整体工作顺序为：喷头按照所设计的3D打印模型，对当前一层切面进行粘结剂喷射，Z轴下降一个打印高度，撒粉槽、铺粉辊在Y方向上完成一次来回铺粉，打印喷头重新工作，开始打印下一层。作为优选，所述打印喷头的移动范围覆盖整个打印平台；所述撒粉槽中的撒粉范围也覆盖整个打印平台。作为优选，所述的撒粉机构下方还设有撒粉挡板，撒粉挡板设置于打印平台上靠近回收腔一侧，且当所述的撒粉缝隙刚好移动至所述打印平台的边缘正上方时，撒粉挡板紧贴并封堵撒粉缝隙。作为优选，所述的XY移动平台中包括X轴导向杆和Y轴导向杆，打印喷头固定于被X轴导向杆穿过的滑块上，X轴导向杆两端分别通过一个滑块安装于两条Y轴导向杆上；打印喷头由两个电机驱动同步带实现在XY平面的运动。作为优选，所述的调节件为带有螺母的螺钉，半开式连接件中开设有一条与所述通槽垂直的螺孔，螺钉贯穿螺孔且端部用螺母紧固。作为优选，所述的喷嘴的喷口直径为0.5mm。作为优选，所述的打印平台底部通过支撑柱与两块支撑板相连，支撑板上设有丝杆套，丝杆套与带有电机的垂直丝杆构成螺旋副，以实现打印平台的升降。当打印平台与挡板间隙较少，会存在较大的摩擦，如果扩大间隙，则会存在漏粉现象，故作为优选，在扩大间隙的同时，用特氟龙胶带粘结密封，获得较好的密封效果的同时，降低摩擦阻力。需要指出的是，本技术中各个优选方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。本技术中的落叶餐盒是指用落叶粉末制成的餐盒。本技术将落叶资源利用与外卖盒资源浪费两大难题相互结合，设计了一套以落叶固体粉末为主要原料的3D打印装置，方便、快捷地将落叶打印成需求量巨大的外卖包装盒。与传统的3D打印机不同，通过对活塞式打印平台的改进实现分层打印，同时解决了集中在喷头处的机械运动干扰问题及铺粉空间不足的问题，大幅缩小了打印机占地空间，提高空间利用率。附图说明图1为本技术的3D打印机整体结构示意图；图2为升降式打印平台的结构侧视图；图3为升降式打印平台的结构俯视图；图4为打印喷头的剖面示意图；图5为半开式连接件的结构示意图；图6为撒粉机构的结构示意图；图7为撒粉机构使用状态的示意图；图中：撒粉机构Ⅰ、打印喷头Ⅱ、升降式打印平台Ⅲ、撒粉槽1、光轴2-1、丝杆2-2、搅粉辊3、撒粉挡板4、铺粉辊5、铺粉辊连接板6、蠕动泵7、喷嘴8、硅胶管9、半开式连接件10、铺粉挡板11、打印平台12、支撑柱13、回收腔14、X轴导向杆15、Y轴导向杆16、溶液供应装置17、成型件18、未粘结粉末19。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步阐述和说明。如图1所示，一种环保型粉末3D打印机，其主体结构包括撒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型粉末3D打印机，其特征在于，包括撒粉机构(Ⅰ)、打印喷头(Ⅱ)和升降式打印平台(Ⅲ)；所述的升降式打印平台(Ⅲ)包括铺粉挡板(11)、打印平台(12)和支撑柱(13)，所述的铺粉挡板(11)呈环形且围绕成方筒状，打印平台(12)水平设置于铺粉挡板(11)内部，且打印平台(12)顶面与铺粉挡板(11)的内壁贴合形成一个用于容纳落叶粉末的腔体，打印平台(12)底部由支撑柱(13)支撑实现垂直上下移动；所述的铺粉挡板(11)侧部紧贴设有回收腔(14)；所述的打印喷头(Ⅱ)通过XY移动平台固定在所述的打印平台(12)上方；所述的打印喷头(Ⅱ)包括半开式连接件(10)、蠕动泵(7)和喷嘴(8)，喷嘴(8)与硅胶管(9)的一端相连，所述的半开式连接件(10)中开设有一个通孔(101)，该通孔(101)通过一条通槽连接至半开式连接件(10)的侧边缘，所述通槽两侧设置有用于调节通槽两个侧壁之间距离的调节件；硅胶管(9)与喷嘴(8)的接合位置被夹持固定于所述的通孔中；硅胶管(9)另一端依次连接蠕动泵(7)和溶液供应装置(17)；在所述的打印平台(12)上方还悬挂固定有撒粉机构(Ⅰ)，所述的撒粉机构(Ⅰ)包括撒粉槽(1)、搅粉辊(3)、铺粉辊(5)和铺粉辊连接板(6)，撒粉槽(1)挂接于光轴(2‑1)上，光轴(2‑1)两端均套有粉槽滑块，两端的粉槽滑块中贯穿有丝杆(2‑2)且两者构成螺旋副，丝杆(2‑2)端部设有驱动电机；撒粉槽(1)底部开有供落叶粉末流出的撒粉缝隙，撒粉槽(1)内腔中设有搅粉辊(3)；撒粉槽(1)下方设置有两条与所述丝杆(2‑2)垂直的铺粉辊(5)，且铺粉辊(5)通过铺粉辊连接板(6)固定于光轴(2‑1)上；所述的铺粉辊(5)底面紧贴升降式打印平台(Ⅲ)的顶面。...

【技术特征摘要】
1.一种环保型粉末3D打印机，其特征在于，包括撒粉机构(Ⅰ)、打印喷头(Ⅱ)和升降式打印平台(Ⅲ)；所述的升降式打印平台(Ⅲ)包括铺粉挡板(11)、打印平台(12)和支撑柱(13)，所述的铺粉挡板(11)呈环形且围绕成方筒状，打印平台(12)水平设置于铺粉挡板(11)内部，且打印平台(12)顶面与铺粉挡板(11)的内壁贴合形成一个用于容纳落叶粉末的腔体，打印平台(12)底部由支撑柱(13)支撑实现垂直上下移动；所述的铺粉挡板(11)侧部紧贴设有回收腔(14)；所述的打印喷头(Ⅱ)通过XY移动平台固定在所述的打印平台(12)上方；所述的打印喷头(Ⅱ)包括半开式连接件(10)、蠕动泵(7)和喷嘴(8)，喷嘴(8)与硅胶管(9)的一端相连，所述的半开式连接件(10)中开设有一个通孔(101)，该通孔(101)通过一条通槽连接至半开式连接件(10)的侧边缘，所述通槽两侧设置有用于调节通槽两个侧壁之间距离的调节件；硅胶管(9)与喷嘴(8)的接合位置被夹持固定于所述的通孔中；硅胶管(9)另一端依次连接蠕动泵(7)和溶液供应装置(17)；在所述的打印平台(12)上方还悬挂固定有撒粉机构(Ⅰ)，所述的撒粉机构(Ⅰ)包括撒粉槽(1)、搅粉辊(3)、铺粉辊(5)和铺粉辊连接板(6)，撒粉槽(1)挂接于光轴(2-1)上，光轴(2-1)两端均套有粉槽滑块，两端的粉槽滑块中贯穿有丝杆(2-2)且两者构成螺旋副，丝杆(2-2)端部设有驱动电机；撒粉槽(1)底部开有供落叶粉末流出的撒粉缝隙，撒粉槽(1)内腔中设有搅粉辊(3)；撒粉槽(1)下方设置有两条与所述丝杆(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯统帅，蒋晨威，郭文广，宣梦达，王均，陈巧玲，高翔，郑成航，刘少俊，吴卫红，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33