CN103341977A - 含能材料喷墨打印快速成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含能材料喷墨打印快速成型装置，包括三维运动平台、油墨作用机构和光固化系统；三维运动平台包括台板、X轴滑块、Y轴滑块、Z轴滑块、滑板和基片底座；X轴滑块固定在台板上；Y轴滑块设置在X轴滑块顶部，Y轴滑块在X轴滑块顶部平行于X轴滑块的中轴线运动；Z轴滑块设置在Y轴滑块侧面上，Z轴滑块与Y轴滑块的接触面平行于Y轴滑块的中轴线，Z轴滑块在Y轴滑块侧面平行于Y轴滑块的中轴线运动，基片底座固定在台板上且位于Z轴滑块的底面下方，滑板固定在Z轴滑块的侧面。本发明解决了含能材料油墨在喷墨打印过程中的安全性问题，实现了毫米及亚毫米尺度下含能材料的喷墨打印，提高了含能材料油墨的打印精度和工作效率。

Description

含能材料喷墨打印快速成型装置

技术领域

本发明涉及含能材料的三维打印快速成型技术领域，更具体地说，涉及一种含能材料喷墨打印快速成型装置。

背景技术

弹药的智能化和微型化是武器装备发展的重要方向，而火工品技术的发展受到弹药智能化和微型化的需求牵引。在弹药微型化过程中为了给探测、控制和电源提供足够的空间，对火工品的微型化提出了更高要求。自动化生产技术由于其生产效率高、产品一致性好、成本低廉等突出优点，极大推动了各个行业的发展。由于含能材料（如起爆药、猛炸药等）具有易燃易爆危险性，传统的火工品生产在含能材料装药、压药、压合、收口等工序发生燃烧或爆炸等安全事故的概率较高，因此其自动化生产受到极大的阻碍。目前，火工品生产方式主要为手工操作，生产效率低，危险性高，而且无法满足微型火工品中含能材料精确装药的需求，制约了微型火工品的发展。

喷墨打印快速成型技术是一项广泛应用于三维结构快速构建的制造技术，其设备便宜，可打印材料广泛，运行成本低廉，操作简单，成形时无污染，在环境友好的同时材料浪费少，且成形速度快，可制作具有精细结构的复杂零件。将喷墨打印技术与传统火工技术相结合，能够为实现在毫米及亚毫米尺度上高精度和快速装药的微型火工品平面微装药技术提供可选择的方案。但是，目前市场上的高精度喷墨打印机无法满足含能材料喷墨打印快速成型的安全性要求，原因就在于现有的高精度喷墨打印机采用的压电式或热气泡式喷墨控制机构极易引发含能材料发生燃烧或爆炸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含能材料喷墨打印快速成型装置，满足不同含能材料在毫米及亚毫米尺度上高精度快速成型的打印要求。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种含能材料喷墨打印快速成型装置，包括三维运动平台、油墨作用机构和光固化系统。三维运动平台包括台板、X轴滑块、Y轴滑块、Z轴滑块、滑板和基片底座，其中X轴滑块固定在台板上；Y轴滑块设置在X轴滑块顶部，Y轴滑块在X轴滑块顶部平行于X轴滑块的中轴线运动；Z轴滑块设置在Y轴滑块侧面上，Z轴滑块与Y轴滑块的接触面平行于Y轴滑块的中轴线，Z轴滑块在Y轴滑块侧面平行于Y轴滑块的中轴线运动，基片底座固定在台板上且位于Z轴滑块的底面下方，与Z轴滑块的底面之间留有空隙，滑板固定在Z轴滑块的侧面，沿Z轴滑块的侧面上下移动。

上述基片底座与Z轴滑块的空隙不小于1cm。

油墨作用机构包括气动式点胶机、喷嘴、继电器和气瓶，气动式点胶机通过气管分别与喷嘴和气瓶连接，气动式点胶机与继电器之间通过信号传输线连接；喷嘴设置在滑板上，并且喷嘴口正对基片底座顶面。

光固化系统由光源和照射器组成，光源与照射器之间通过光纤连接；照射器设置在滑板上并靠近喷嘴，且照射器出光端正对基片底座顶面。

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明采用气动式油墨作用机构解决了含能材料油墨在喷墨打印过程中的安全性问题，通过三维运动平台精确控制喷嘴的运动，实现了毫米及亚毫米尺度下含能材料的喷墨打印，而且利用光固化系统将含能材料油墨的沉积和固化同时完成，减小了打印线宽，提高了含能材料油墨的打印精度和工作效率。

附图说明

图1为本发明的含能材料喷墨打印快速成型装置的整体示意图。

图2为本发明的含能材料喷墨打印快速成型装置的三维运动平台示意图。

图3为本发明的含能材料喷墨打印快速成型装置的油墨作用机构示意图。

图4为本发明的含能材料喷墨打印快速成型装置的光固化系统示意图。

具体实施方式  

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图4，一种含能材料喷墨打印快速成型装置，包括三维运动平台1、油墨作用机构2和光固化系统3；三维运动平台1包括台板4、X轴滑块5、Y轴滑块6、Z轴滑块7、滑板15和基片底座8，其中X轴滑块5、Y轴滑块6、Z轴滑块7均为长方体。X轴滑块5固定在台板4上；Y轴滑块6设置在X轴滑块5顶部，Y轴滑块6通过滑轨在X轴滑块5顶部平行于X轴滑块5的中轴线运动；Z轴滑块7设置在Y轴滑块6侧面上，Z轴滑块7与Y轴滑块6的接触面平行于Y轴滑块6的中轴线，Z轴滑块7通过滑轨在Y轴滑块6侧面平行于Y轴滑块6的中轴线运动，基片底座8固定在台板4上且位于Z轴滑块7的底面下方，与Z轴滑块7的底面距离为4厘米，滑板15固定在Z轴滑块7的侧面，沿Z轴滑块7的侧面上下移动。

油墨作用机构2包括气动式点胶机9、喷嘴10、继电器11和气瓶12，气动式点胶机9 通过气管分别与喷嘴10和气瓶12连接，气动式点胶机9与继电器11之间通过信号传输线连接；喷嘴10设置在滑板15上，并且喷嘴口正对基片底座8顶面。

光固化系统3由光源13和照射器14组成，光源13与照射器14之间通过光纤连接；照射器14设置在滑板15上并靠近喷嘴10，且照射器14出光端正对基片底座8顶面。

本发明实施例提供的含能材料喷墨打印快速成型装置的工作过程如下：

将基片置于基片底座8之上。三维运动平台1接收运动控制指令，控制喷嘴10在X轴和Y轴方向上运动的速度、加速度以及位置，并且在Z轴方向上调整打印层面间距。同时，油墨作用机构2通过继电器11接收喷嘴开关控制指令，以外接气瓶12作为压力源，由气动式点胶机9调节喷嘴10内部气压，将含能材料油墨以一定流量喷出喷嘴10。含能材料油墨由喷嘴10喷出到基片上的同时在光固化系统3的光波照射下迅速固化成型。

通过上述工作过程可以得出，本实施例提供的含能材料喷墨打印快速成型装置，采用气动式油墨作用机构2解决了含能材料油墨在喷墨打印过程中的安全性问题，通过三维运动平台1精确控制喷嘴10的运动，实现了毫米及亚毫米尺度下含能材料的喷墨打印，而且利用光固化系统3将含能材料油墨的沉积和固化同时完成，避免了含能材料油墨在基片上发生流平，从而减小了打印线宽，提高了含能材料油墨的打印精度和工作效率。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的含能材料喷墨打印快速成型装置中，所述光固化系统3发射的光波为紫外线光波。具体的，在满足含能材料喷墨打印快速成型装置工作需求的情况下，光固化系统3所发射的光波还可以为其它的光波。

优选的，所述紫外线光波的波长为350纳米至400纳米。具体的，在满足含能材料油墨快速成型的工作要求的前提下，紫外线光波的波长还可以为其它的数值。

Claims (4)

1.一种含能材料喷墨打印快速成型装置，其特征在于：包括三维运动平台[1]、油墨作用机构[2]和光固化系统[3]；三维运动平台[1]包括台板[4]、X轴滑块[5]、Y轴滑块[6]、Z轴滑块[7]、滑板[15]和基片底座[8]，其中X轴滑块[5]固定在台板[4]上；Y轴滑块[6]设置在X轴滑块[5]顶部，Y轴滑块[6]在X轴滑块[5]顶部平行于X轴滑块[5]的中轴线运动；Z轴滑块[7]设置在Y轴滑块[6]侧面上，Z轴滑块[7]与Y轴滑块[6]的接触面平行于Y轴滑块[6]的中轴线，Z轴滑块[7]在Y轴滑块[6]侧面平行于Y轴滑块[6]的中轴线运动，基片底座[8]固定在台板[4]上且位于Z轴滑块[7]的底面下方，与Z轴滑块[7]的底面之间留有空隙，滑板[15]固定在Z轴滑块[7]的侧面，沿Z轴滑块[7]的侧面上下移动。

2.根据权利要求1所述的含能材料喷墨打印快速成型装置，其特征在于：基片底座[8]与Z轴滑块[7]的空隙不小于1cm。

3.根据权利要求1所述的含能材料喷墨打印快速成型装置，其特征在于：油墨作用机构[2]包括气动式点胶机[9]、喷嘴[10]、继电器[11]和气瓶[12]，气动式点胶机[9] 通过气管分别与喷嘴[10]和气瓶[12]连接，气动式点胶机[9]与继电器[11]之间通过信号传输线连接；喷嘴[10]设置在滑板[15]上，并且喷嘴口正对基片底座[8]顶面。

4.根据权利要求1所述的含能材料喷墨打印快速成型装置，其特征在于：光固化系统[3]由光源[13]和照射器[14]组成，光源[13]与照射器[14]之间通过光纤连接；照射器[14]设置在滑板[15]上并靠近喷嘴[10]，且照射器[14]出光端正对基片底座[8]顶面。

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