CN105984141B - 一种制造平面型布面料的3d打印装置和实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造平面型布面料的3D打印装置和实施方法，属于FDM型3D打印范畴，包括：热熔腔体、挤压泵、旋转电机、紧挨排列多孔喷头、交叉排线方法。Z轴升降台通过固定架固定转电机，挤压泵和热熔腔体合为一体，在其下端设置大孔径的母喷嘴，紧挨排列多孔喷头作为子喷嘴套接在母喷嘴上。本发明通过紧挨排列多孔喷头挤出平行熔丝排线，打印第一次层线，然后喷头旋转一定的角度，打印第二次层线，成型了单层平面型布面料，重复多层，即成型指定厚度的平面型布面料，使3D打印机实现直接生产布面料，从而使利用3D打印技术低成本直接生产服饰穿戴类产品成为可能。

Description

一种制造平面型布面料的3D打印装置和实施方法

技术领域

本发明涉及一种3D打印制造技术的领域，更具体地说，是涉及一种用于制造平面型布面料的3D打印机装置以及打印制造的方法。

背景技术

目前FDM型的3D打印机因挤出机结构的问题，只能使用少数几种材料，也只能打印模型级别的产品，且一个喷头为一个喷嘴孔，打印时一条条无缝隙粘合在一起，一层层依次逐步增材制造，每条线无缝隙粘合在一起，无法实现布面料的网状，无法实现多条线同时打印，因此也无法3D打印制作布面料。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明为一种制造平面型布面料的3D打印装置和实施方法，为分层次交叉打印，多条线同时打印，提高了打印速度。在3D打印时，制造布面料的原始材料、添加剂、颜料在热熔腔体热熔后，由挤压方式的挤压泵输出热熔材料，通过紧挨排列多孔喷头挤出一排平行熔丝排线，打印第一次层线，然后喷头旋转一定的角度，以相同的方式打印第二次层线，完成单层平面型布面料3D打印制造。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供一下的技术方案。

一种制造平面型布面料的3D打印装置，包括：热熔腔体、挤压泵、旋转电机、紧挨排列多孔喷头。3D打印机由X轴、Y轴、Z轴三维定位实现立体打印，在X轴上设置Z轴升降台，Z轴升降台通过固定架固定旋转电机，挤压泵和热熔腔体合为一体，在其下端设置大孔径的母喷嘴，紧挨排列多孔喷头作为子喷嘴套接在母喷嘴上，3D打印机框架上固定弹性耐高温光滑面软管的一头，热熔腔体固定一个弹性耐高温光滑面软管的另一头。

所述的紧挨排列多孔喷头上配置多孔喷嘴，每个微型孔延直线一字排开，一直排列到喷头的边沿，之间的间距相等，每个微型孔之间紧靠着排列，且微型孔与微型孔的中心点间距尺寸大于一个孔径尺寸以上，为实施3D打印平面型布面料的专用喷头。

一种实施方法，为交叉排线方法，具体为以下步骤。

a)在3D打印时，制造布面料的原始材料、添加剂、颜料送入弹性耐高温光滑面软管，该软管上头固定在支架上，下端固定在热熔腔体上，利用3D打印装置的来回移动，牵引软管同时抖动，使粒子颗粒自动向下滑动而实现连续补充输送热熔腔体直接热熔后，由挤压方式的挤压泵输出热熔材料，通过紧挨排列多孔喷头挤出平行熔丝排线，3D打印机控制系统牵引喷头在X轴Y轴方向精确的移动，因喷头上为一排并排的微型孔，且每个微型孔相隔一定的小间隙，所以打印出的为一排相隔一定小间隙但不互相粘接的的平行熔丝排线，往复多次，多排拼起来即形成一个平行线组成的一个面层，且使每个线的间隙相等，从而完成第一层线打印。

b)然后Z轴升降台抬升3D打印装置，同时旋转电机旋转一定的角度，比如90°，以相同的方式开始打印第二层线，第二层线同时为一层的平行熔丝排线，第二层线的熔丝线在交叉遇到第一层线的平行熔丝排线时，因挤出材料的热熔特性，形成一个个融合为一体的牢固的结点，成型了单层的平面型布面料。

c)以此类推，以相同的方式，可根据需要打印多层，每层开始打印都通过Z轴升降台抬升3D打印装置一定的层高，并旋转指定的角度，每个交叉点热熔成一个牢固的结点，从而完成厚的平面型布面料的3D打印过程。

当紧挨排列多孔喷头微型孔之间的L距离，即布面料的L间隙接近0时，就制作了紧密型布面料，尤其是控制结点处的孔隙大小，可以实现防水透气布面料的制造。当布面料的L间隙较宽时，可以实现疏松布面料的制造。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果。

制造平面型布面料的3D打印装置，一次挤出多条平行熔丝排线，分层次的平行线条上下交叉，交叉点热熔成结点使所有线条牢固得结合在一起，提高了打印速度的同时，使3D打印机可实现直接生产布面料，从而使低成本直接生产服饰穿戴类产品成为可能。

附图说明

图1是本发明的一种制造平面型布面料的3D打印机装置的剖视图。

图2是本发明的紧挨排列多孔喷头的仰视图。

图3是本发明的实施步骤中的平行熔丝排线组成的一次线层。

图4是本发明的实施步骤中的二次线层形成的单层平面型布面料。

1-热熔腔体，2-挤压泵，3-紧挨排列多孔喷头，4-挤压电机，5-X轴Y轴架构，6-发热管，7-温度传感器，9-边沿，10-微型孔，11-平行熔丝排线，12-L距离， 14-L间隙，15-Z轴升降台，16-弹性耐高温光滑面软管，17-Z轴电机，18- 丝杆，19-固定架，20-旋转电机，21-结点，31-母喷嘴。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

一种制造平面型布面料的3D打印装置（图1），包括：热熔腔体1、挤压泵2、旋转电机20、紧挨排列多孔喷头3。3D打印机框架上架设Z轴升降台15，Z轴升降台15上由Z轴电机17连接的丝杆18上配置固定架19，固定架19固定旋转电机20。

热熔腔体1上方连接弹性耐高温光滑面软管16的一头，弹性耐高温光滑面软管16另一头固定在3D打印机X轴Y轴架构5顶上的框架上，热熔腔体1边设置发热管6和温度传感器7。挤压泵2与热熔腔体1于合为一体，上端设置挤压电机4。下端设置大孔径的母喷嘴31，紧挨排列多孔喷头3作为子喷嘴套接在母喷嘴31上。

紧挨排列多孔喷头3连接挤压泵2下面，上面设置一排微型孔10，每个微型孔10相隔较小的L距离12，微孔10一直排列到接近喷头面的边沿9的位置。

下面结合实施例进一步描述一种实施方法，具体为以下步骤。

a)在3D打印时，制造布面料的原始材料、添加剂、颜料送入弹性耐高温光滑面软管16，该弹性耐高温光滑面软管16上端固定在支架上，下端固定在热熔腔体1上，利用3D打印装置（图1）的来回移动，牵引该软管同时抖动，使粒子颗粒自动向下滑动而实现连续补充，输送到热熔腔体1直接热熔后，由挤压泵2的挤压输出热熔材料，通过紧挨排列多孔喷头3挤出熔丝，3D打印机控制系统牵引3D打印装置（图1）在X轴Y轴方向精确的移动，因紧挨排列多孔喷头3上为一排的微型孔10，且每个微型孔10相隔固定的L距离12，所以打印出的为一排的平行熔丝排线11，平行熔丝排线同样为L间隙14，往复多次，多个平行熔丝排线11即形成一个平行熔丝排线组成的一次线层（图3），且保持每个平行熔丝排线11之间的间隙同样为L间隙14，从而完成一次线层（图3）的打印。

b)然后通过Z轴升降台15抬升3D打印装置（图1），同时旋转电机20旋转一定的角度，比如90°，以相同的方式开始打印第二次层线，形成二次线层（图4），第二次的层线同时为一层平行熔丝排线11，第二次的层线在交叉遇到第一次层线的平行熔丝排线11时，因挤出材料的热熔特性，形成一个个融合为一体的牢固的结点21，除了微凸的结点21外，在中间的间隔处，第二次的层线因自身热熔特性而下垂到第一次层线相同的高度，从而使第二次的层线和在结构上依然合并在第一个层面里。从而3D打印完成了单层平面型布面料（图4）。

c)以此类推，以相同的方式，可根据需要打印多层，每层开始打印都通过Z轴升降台15抬升3D打印装置（图1）一定的层高，并通过旋转电机20旋转指定的角度，每个交叉点热熔成一个牢固的结点21，从而完成厚的平面型布面料的3D打印过程。

当紧挨排列多孔喷头微型孔之间的L距离12，即布面料的L间隙14接近0时，就制作了紧密型布面料，尤其是控制结点处的孔隙大小，可以实现防水透气布面料的制造。当布面料的L间隙14较宽时，可以实现疏松布面料的制造。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种制造平面型布面料的3D打印装置，包括：热熔腔体、挤压泵、旋转电机、紧挨排列多孔喷头，其特征在于：Z轴升降台通过固定架旋固定转电机，挤压泵和热熔腔体合为一体，其上端设置挤压电机，在其下端设置大孔径的母喷嘴，紧挨排列多孔喷头作为子喷嘴套接在母喷嘴上，3D打印机框架上固定弹性耐高温光滑面软管的一头，热熔腔体固定弹性耐高温光滑面软管的另一头；所述的热熔腔体为发热腔体，内置发热器件和温度传感器，弹性耐高温光滑面软管由3D打印装置的来回抖动作为自身输送的动力源，滑入的粒子颗粒在热熔腔体热熔；

所述的紧挨排列多孔喷头，上面配置多孔喷嘴，每个微型孔延直线一字排开，一直排列到喷头的边沿，每个微型孔之间紧靠着排列，微型孔之间的间距相等，且微型孔与微型孔的中心点间距尺寸大于一个孔径尺寸，为实施3D打印平面型布面料的专用喷头。

2.根据权利要求1所述的一种制造平面型布面料的3D打印装置，其特征在于：所述的挤压泵，为螺杆泵或齿轮泵的挤压装置。

3.一种基于权利要求1所述的制造平面型布面料的3D打印装置实施方法，其为分层次交叉打印方法，其步骤为：

a)布面料的原始材料、添加剂、颜料在热熔腔体热熔后，由挤压方式的挤压泵输出热熔材料，通过紧挨排列多孔喷头挤出一排平行熔丝排线，打印第一次层线，

b)然后旋转电机旋转一定的角度，以相同的方式在第一次层线上面打印第二次层线，成型了单层平面型布面料，

c)随着不断抬升Z升降台，重复以上步骤，成型指定厚度的平面型布面料。