一种应用于3D打印中的耗材接丝设备及方法

本发明涉及3d打印，特别是一种应用于3d打印中的耗材接丝设备及方法。

背景技术：

1、3d打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、土木工程等领域都有所应用。

2、在常规的3d打印过程中，常常会出现一盘耗材用不完，而剩余的耗材无法支持下一次的打印工作，由于无法利用则会导致耗材的浪费。目前市面上存在一种手动的耗材连接设备，操作过程耗时长，难以精确把控连接过程的质量，进行连接后仍需手动盘丝，这大大增加了人工成本且减缓了工作效率，也降低了绕丝质量，难以满足后续的3d打印使用要求，影响后续3d打印的质量。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供了一种应用于3d打印中的耗材接丝设备及方法，以热熔连接、卷绕储存连续自动进行，提高了连接质量和效率，适合于工业化生产应用。

2、为了达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种应用于3d打印的耗材接丝设备，包括：底座；第一卷绕支架，设置在所述底座的长度方向第一端并安装有卷绕电机，卷绕有第一打印丝的第一打印丝盘可拆卸的安装在第一卷绕支架上并与卷绕电机连接；第二卷绕支架，设置在所述底座的长度方向第二端，卷绕有第二打印丝的第二打印丝盘可拆卸的安装在第二卷绕支架上；热熔连接装置，设置在所述第一卷绕支架和第二卷绕支架之间，被配置为通过热熔方式连接第一打印丝和第二打印丝；以及接丝控制装置，与所述卷绕电机及热熔连接装置控制连接，被配置为热熔连接第一打印丝和第二打印丝，并在热熔连接完成后卷绕至第一打印丝盘上。

3、进一步的，所述热熔连接装置包括上热熔夹座、下热熔夹座和加热机构，所述上热熔夹座活动设置在下热熔夹座上方，打印丝由所述上热熔夹座和下热熔夹座之间穿过，加热机构与上热熔夹座和/或下热熔夹座导热连接。

4、进一步的，所述上热熔夹座与下热熔夹座的中间部分通过沿底座长度方向延伸的铰接轴铰接，所述上热熔夹座相对于铰接轴转动并滑动自由设置，所述下热熔夹座相对于铰接轴周向固定并滑动自由设置，所述底座设置有沿长度方向布置的滑轨，所述加热机构滑设所述滑轨上并通过导热螺栓与所述下热熔夹座固定连接，所述底座设置有驱动所述上热熔夹座绕铰接轴向下热熔夹座转动夹紧的压紧单元。

5、进一步的，所述压紧单元设置有沿底座长度方向延伸的导向板，所述导向板设置有相对于所述铰接轴延伸方向倾斜布置的导向槽，所述上热熔夹座后端滑设在所述导向槽内，在上热熔夹座后端由导向槽第一端向第二端滑动过程中，所述上热熔夹座向下热熔夹座转动夹紧。

6、进一步的，所述导向槽沿弧形走向设置，导向槽第一端附近的弧形走向相对于所述铰接轴的延伸方向倾斜布置，导向槽第二端附近的弧形走向与所述铰接轴的延伸方向平行设置，导向槽的中间部分圆滑过渡。

7、进一步的，所述压紧单元还包括与下热熔夹座驱动连接的齿轮齿条机构，包括夹紧电机、相互啮合的齿轮和齿条，所述齿条沿着底座的长度方向滑动设置并与下热熔夹座驱动连接，所述夹紧电机与齿轮驱动连接，被配置为通过齿轮齿条传动而驱动下热熔夹紧座及上热熔夹紧座沿着铰接轴滑动，以实现上热熔夹座沿着导向槽移动，驱动上热熔夹座向下热熔夹座转动夹紧。

8、进一步的，所述底座位于所述第一卷绕支架与热熔连接装置之间设置有绕丝器，所述绕丝器包括导向座、活动导向管、往复导向螺杆和绕丝电机，所述导向座设置有沿底座宽度方向布置的横向导轨，所述活动导向管滑设在所述横向导轨上，所述往复导向螺杆平行于所述横向导轨布置，活动导向管设置有与所述往复导向螺杆适配的拨叉，所述绕丝电机与所述往复导向螺杆驱动连接，被配置通过往复导向螺杆带动拨叉沿着横向往复运动，以带动活动导向管沿着横向导轨往复运动，实现打印丝在第一丝盘上的有序卷绕。

9、进一步的，所述热熔连接装置两侧还设置有导丝机构，所述导丝机构包括导丝电机、上导丝轮、下导丝轮、托座转臂和定向导丝轮，所述托座转臂可转动的设置在底座上，所述上导丝轮连接在托座转臂而与下导丝轮可开合设置，打印丝由所述上导丝轮和下导丝轮之间穿过，所述导丝电机与上导丝轮驱动连接，被配置为驱动及张紧打印丝，所述定向导丝轮布置在上导丝轮和下导丝轮外侧，被配置为限制打印丝的横向位置。

10、进一步的，所述热熔连接装置还设置有丝材修剪机构，所述丝材修剪机构靠近第一盘丝支架一侧布置，被配置为修剪热熔连接后的打印丝接头边角。

11、为了达到上述目的，第二方面，本发明提供了一种应用于3d打印的耗材接丝方法，包括：

12、s10.将卷绕有第一打印丝的第一打印丝盘安装在第一卷绕支架上，第一打印丝穿过绕丝器的活动导丝管，并被相邻侧导丝机构的上导丝轮和下导丝轮压紧；

13、s20.将卷绕有第二打印丝的第二打印丝盘安装在第二卷绕支架上，第二打印丝被相邻侧导丝机构的上导丝轮和下导丝轮压紧；

14、s30.两个导丝电机分别驱动第一打印丝和第二打印丝相向移动，使得第一打印丝和第二打印丝前端到达张开状态的上热熔夹座和下热熔夹座之间并相互重叠；

15、s40.加热机构通过导热螺钉将热量传递至下热熔夹座，加热第一打印丝和第二打印丝前端至融化状态后停止加热；

16、s50.等待下热熔夹座降温后，夹紧电机驱动上热熔夹座向下转动，与下热熔夹座对融化状态的第一打印丝和第二打印丝重叠部分夹紧，然后松开，完成融化状态的打印丝连接；

17、s60.所述卷绕电机驱动第一打印丝盘转动，同时，绕丝器随之进行横向移动，将第二打印丝盘的打印丝卷绕至第一打印丝盘上，所述丝材修剪机构在收丝工作开始时将连接处多余的边角修剪。

18、本发明所提供的应用于3d打印的耗材接丝设备及方法的技术优势体现在：

19、第一方面，在底座的两端分别设置第一卷绕支架、第二卷绕支架，在底座的中间设置了热熔连接装置，第一卷绕支架储存的第一打印丝、第二卷绕支架储存的第二打印丝伸入热熔连接装置内进行加热融化夹紧连接，实现打印丝端头热熔连接的自动化进行，提高热熔连接的质量和效率，便于后续3d打印的高质量进行；

20、第二方面，第一卷绕支架设置可拆卸的第一打印丝盘，第二卷绕支架设置可拆卸的第二打印丝盘，在完成第一打印丝和第二打印丝的热熔连接后，第一卷绕支架的卷绕电机驱动第一打印丝盘转动，带动连接后的打印丝有第二打印丝盘卷绕、储存至第一打印丝盘，相对于手工收放打印丝，不仅提高了卷绕速度，而且提高了卷绕质量，热熔连接、卷绕储存连续自动进行，适合于工业化生产需要。

技术特征：

1.应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述热熔连接装置（03）包括上热熔夹座（031）、下热熔夹座（032）和加热机构（033），所述上热熔夹座（031）活动设置在下热熔夹座（032）上方，打印丝由所述上热熔夹座（031）和下热熔夹座（032）之间穿过，加热机构（033）与上热熔夹座（031）和/或下热熔夹座（032）导热连接。

3.根据权利要求2所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述上热熔夹座（031）与下热熔夹座（032）的中间部分通过沿底座（01）长度方向延伸的铰接轴铰接，所述上热熔夹座（031）相对于铰接轴转动并滑动自由设置，所述下热熔夹座（032）相对于铰接轴周向固定并滑动自由设置，所述底座（01）设置有沿长度方向布置的滑轨，所述加热机构（033）滑设所述滑轨上并通过导热螺栓（034）与所述下热熔夹座（032）固定连接，所述底座（01）设置有驱动所述上热熔夹座（031）绕铰接轴向下热熔夹座转动夹紧的压紧单元。

4.根据权利要求3所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述压紧单元设置有沿底座（01）长度方向延伸的导向板（035），所述导向板（035）设置有相对于所述铰接轴延伸方向倾斜布置的导向槽（036），所述上热熔夹座（031）后端滑设在所述导向槽（036）内，在上热熔夹座（031）后端由导向槽（036）第一端向第二端滑动过程中，所述上热熔夹座（031）向下热熔夹座（032）转动夹紧。

5.根据权利要求4所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述导向槽（036）沿弧形走向设置，导向槽（036）第一端附近的弧形走向相对于所述铰接轴的延伸方向倾斜布置，导向槽（036）第二端附近的弧形走向与所述铰接轴的延伸方向平行设置，导向槽（036）的中间部分圆滑过渡。

6.根据权利要求3或4或5所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述压紧单元还包括与下热熔夹座驱动连接的齿轮（038）齿条（039）机构，包括夹紧电机（037）、相互啮合的齿轮（038）和齿条（039），所述齿条（039）沿着底座（01）的长度方向滑动设置并与下热熔夹座驱动连接，所述夹紧电机（037）与齿轮（038）驱动连接，被配置为通过齿轮（038）齿条（039）传动而驱动下热熔夹紧座及上热熔夹紧座沿着铰接轴滑动，以实现上热熔夹座（031）沿着导向槽（036）移动，驱动上热熔夹座（031）向下热熔夹座（032）转动夹紧。

7.根据权利要求1所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述底座（01）位于所述第一卷绕支架（02）与热熔连接装置（03）之间设置有绕丝器（04），所述绕丝器（04）包括导向座（041）、活动导向管（042）、往复导向螺杆（043）和绕丝电机（044），所述导向座（041）设置有沿底座（01）宽度方向布置的横向导轨，所述活动导向管（042）滑设在所述横向导轨上，所述往复导向螺杆（043）平行于所述横向导轨布置，活动导向管（042）设置有与所述往复导向螺杆（043）适配的拨叉，所述绕丝电机（044）与所述往复导向螺杆（043）驱动连接，被配置通过往复导向螺杆（043）带动拨叉沿着横向往复运动，以带动活动导向管（042）沿着横向导轨往复运动，实现打印丝在第一丝盘上的有序卷绕。

8.根据权利要求1或7所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述热熔连接装置（03）两侧还设置有导丝机构，所述导丝机构包括导丝电机（0310）、上导丝轮（0311）、下导丝轮（0312）、托座转臂（0313）和定向导丝轮（0314），所述托座转臂（0313）可转动的设置在底座（01）上，所述上导丝轮（0311）连接在托座转臂（0313）而与下导丝轮（0312）可开合设置，打印丝由所述上导丝轮（0311）和下导丝轮（0312）之间穿过，所述导丝电机（0310）与上导丝轮（0311）驱动连接，被配置为驱动及张紧打印丝。

9.根据权利要求1所述的应用于3d打印的耗材接丝设备，其特征在于，所述热熔连接装置（03）还设置有丝材修剪机构，所述丝材修剪机构靠近第一盘丝支架一侧布置，被配置为修剪热熔连接后的打印丝接头边角。

10.一种应用于3d打印的耗材接丝方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种应用于3D打印中的耗材接丝设备及方法，涉及3D打印技术领域；包括底座；第一卷绕支架，设置在所述底座的长度方向第一端并安装有卷绕电机，卷绕有第一打印丝的第一打印丝盘可拆卸的安装在第一卷绕支架上并与卷绕电机连接；第二卷绕支架，设置在所述底座的长度方向第二端，卷绕有第二打印丝的第二打印丝盘可拆卸的安装在第二卷绕支架上；热熔连接装置，设置在所述第一卷绕支架和第二卷绕支架之间；以及接丝控制装置，与所述卷绕电机及热熔连接装置控制连接，被配置为热熔连接第一打印丝和第二打印丝，并在热熔连接完成后卷绕至第一打印丝盘上。本发明热熔连接、卷绕储存连续自动进行，提高了连接质量和效率，适合于工业化生产应用。

技术研发人员：陈鸿蔚,单武斌,罗胜华,向程谕,陈储志
受保护的技术使用者：湖南电气职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29