CN107618093B - 一种复合材料陶瓷3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合材料陶瓷3D打印机，涉及一种3D打印设备。它解决了现有技术中打印的材质单一的问题。本复合材料陶瓷3D打印机，包括出料嘴，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管，最外层的锥形套管的底端口具有封口端面；所述锥形套管的底端口设置有朝向锥形套管内腔的凸缘，所述凸缘的内侧口径与嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的底端口外边缘的口径相当，所述凸缘内侧形成有对嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的导向斜面；所述封口端面上联通有进料管。本发明利用可变形的出料嘴结构可以实现不同材质的复合打印或方便的切换不同的材料进行打印，结构简单，操作方便，成本低，可大大提高效率。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印机，特别是一种陶瓷材料为主的3D打印机。
背景技术
3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，本质是采用积分法制造三维实体，在成型过程中，先用三维造型软件在计算机生成部件的三维实体模型，而后用分层软件对其进行分层处理，即将三维模型分成一系列的层，将每一层的信息传送到成型机，通过液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。
陶瓷材料具有优良高温性能、高强度、高硬度、低密度、好的化学稳定性，使用其在航天航空、汽车、生物等行业得到广泛应用。而陶瓷难以成型的特点又限制了它的使用，尤其是复杂陶瓷制件的成型均借助于复杂模具来实现。复杂模具需要较高的加工成本和较长的开发周期，而且，模具加工完毕后，就无法对其进行修改，这种状况越来越不适应产品的改进即更新换代。采用快速成型技术制备陶瓷制件可以克服上述缺点。陶瓷3D打印的方法很多，但对于陶瓷艺术品等的最简单经济的打印方法是采用陶泥堆积的方法打印出坯体，然后再进行烧结，即将用于成型坯体的陶泥从打印机出料嘴挤出，在挤出的同时控制出料嘴移动从而打印出所需的形状。但是现有的陶瓷3D打印机通常只能打印一种材质的材料不能打印复合材料的陶瓷，这里所说的复合材料是指从打印机出料嘴挤压出来的条形的陶泥不同部位具有不同的材质，例如从挤压出来的条形的陶泥的内芯部与外表面的材质不同，以便于满足不同的打印需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种复合材料陶瓷3D打印机，本复合材料陶瓷3D打印机可以打印出的陶泥具有不同材质构造。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种复合材料陶瓷3D打印机，包括出料嘴，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管，最外层的锥形套管的底端口具有封口端面，将锥形套管的底端口封闭住；所述锥形套管的底端口设置有朝向锥形套管内腔的凸缘，所述凸缘的内侧口径与嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的底端口外边缘的口径相当，所述凸缘内侧形成有对嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的导向斜面，使得所有的锥形套管底端口均缩回到最外层的锥形套管的封口端面时，所有的锥形套管同轴；所述封口端面上联通有进料管；
所述进料管包括与中间的最小的锥形套管底端口对应的主进料管，以及与其余每个可活动的锥形套管底端口边缘对应设置的次级进料管，不同进料管与不同材料的给料装置联通时，用于送入不同的材质的陶泥，使得不同材质的陶泥从不同的锥形套管中挤出，使得挤出的泥的内外层的材质不同；所述封口端面上设置有电磁铁，用于将锥形套管底端部吸附在封口端面上。
使用时，向次级进料管输入泥料，在泥料的压力下会使得该次级进料管所对应的锥形套管克服电磁铁的吸引力而从封口端面上脱离，从而使其成伸出的状态。可以有选择的将几个锥形套管缩回，将几个锥形套管伸出，从而形成具有多个同轴孔的出料嘴，从不同的孔中挤出不同的材料，从而实现不同材质的复合打印或方便的切换不同的材料进行打印。需要使得锥形套管缩回使只要顶一下锥形套管，就能将锥形套管顶回到封口端面。在需要使得锥形套管伸出时，可以减小电磁铁的磁力，使得其对锥形套管的吸力减弱，当锥形套管伸脱离封口端面后再增加电磁铁的吸力，在需要使得锥形套管缩回时可加大磁力。
在上述的复合材料陶瓷3D打印机中，主进料管联通的给料装置为硬质陶泥给料装置，最外层的次级进料管联通的给料装置为软质粘性陶泥给料装置。从而打印出的泥条具有粘性的表面和一定强度的内芯，这样可以使得打印出的泥料相互之间更容易粘合牢固，使得打印出来的坯体支撑性能更 好，有效防止被自身的重量压垮。
在上述的复合材料陶瓷3D打印机中，对应每个锥形套管设置有与锥形套管顶端口口径大小相同的顶圈。用不同的顶圈顶推在与其对应大小的锥形套管顶端口上，可将该锥形套管顶推回到封口端面上。
在上述的复合材料陶瓷3D打印机中，所述锥形套管为偶数个。
在上述的复合材料陶瓷3D打印机中，所述锥形套管的高度相同。
与现有技术相比，本复合材料陶瓷3D打印机具有以下优点：
本发明利用可变形的出料嘴结构可以实现不同材质的复合打印或方便的切换不同的材料进行打印，结构简单，操作方便，成本低，可大大提高效率。
附图说明
图1是所有锥形套管均处于收缩状态的示意图；
图2是第一锥形套管处于伸出状态的示意图；
图3是第二锥形套管处于伸出状态的示意图；
图4是第三锥形套管处于伸出状态的示意图；
图5是第二锥形套管、第三锥形套管处于伸出状态的示意图；
图6是第一锥形套管、 第二锥形套管处于伸出状态的示意图；
图7是第一锥形套管、第三锥形套管处于伸出状态的示意图；
图8是顶圈支架状态的示意图。
图中，第一级进料管1、第二级进料管2、第三级进料管3、主进料管4、第一锥形套管11，第二锥形套管22、第三锥形套管33、第四锥形套管44、封口端面441、电磁铁5、顶圈6、支架7。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图所示，一种复合材料陶瓷3D打印机，包括出料嘴，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管，最外层的锥形套管的底端口具有封口端面441，将锥形套管的底端口封闭住；所述锥形套管的底端口设置有朝向锥形套管内腔的凸缘，所述凸缘的内侧口径与嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的底端口外边缘的口径相当，所述凸缘内侧形成有对嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的导向斜面，使得所有的锥形套管底端口均缩回到最外层的锥形套管的封口端面时，所有的锥形套管同轴；所述封口端面上联通有进料管；
所述进料管包括与中间的最小的锥形套管底端口对应的主进料管4，以及与其余每个可活动的锥形套管底端口边缘对应设置的次级进料管，不同进料管与不同材料的给料装置联通，用于送入不同的材质的陶泥，使得不同材质的陶泥从不同的锥形套管中挤出，使得挤出的泥的内外层的材质不同；所述封口端面上设置有电磁铁5，用于将锥形套管底端部吸附在封口端面上。
所述锥形套管可为偶数个，本实施例为四个，所述锥形套管的高度相同。最外层的锥形套管可以作为固定套管，连接移动端部。
使用时，向次级进料管输入泥料，在泥料的压力下会使得该次级进料管所对应的锥形套管克服电磁铁的吸引力而从封口端面上脱离，从而使其成伸出的状态。可以有选择的将几个锥形套管缩回，将几个锥形套管伸出，从而形成具有多个同轴孔的出料嘴，从不同的孔中挤出不同的材料，从而实现不同材质的复合打印或方便的切换不同的材料进行打印。需要使得锥形套管缩回时 只要顶一下锥形套管，就能将锥形套管顶回到封口端面。在需要使得锥形套管伸出时，可以减小电磁铁的磁力，使得其对锥形套管的吸力减弱，当锥形套管伸脱离封口端面后再增加电磁铁的吸力，在需要使得锥形套管缩回时可加大磁力。
为便于图中说明，由内向外的的锥形套管分别定义为第一锥形套管11，第二锥形套管22、第三锥形套管33、第四锥形套管44，对应的次级进料管依次定义为第一级进料管1、第二级进料管2、第三级进料管3。
例如如图7所示，主进料管联通的给料装置为硬质陶泥给料装置，第三级进料管3联通的给料装置为软质粘性陶泥给料装置，使得硬质陶泥从第一锥形套管、第二锥形套管中流出，软质粘性陶泥从第三锥形套管与第四锥形套管中流出，从而打印出的泥条具有粘性的表面和一定强度的内芯，这样可以使得打印出的泥料相互之间更容易粘合牢固，使得打印出来的坯体支撑性能更 好，有效防止被自身的重量压垮。
如图8所示，为便于控制锥形套管的回缩，对应每个锥形套管设置有与锥形套管顶端口口径大小相同的顶圈6，所有 的顶圈周向的排列设置在环形的支架7上。用不同的顶圈顶推在与其对应大小的锥形套管顶端口上，可将该锥形套管顶推回到封口端面上。
尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种复合材料陶瓷3D打印机，包括出料嘴，其特征在于，所述出料嘴包括依次逐级嵌套连接的锥形套管，最外层的锥形套管的底端口具有封口端面；所述锥形套管的底端口设置有朝向锥形套管内腔的凸缘，所述凸缘的内侧口径与嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的底端口外边缘的口径相当，所述凸缘内侧形成有对嵌套在该凸缘所在锥形套管内的锥形套管的导向斜面；所述封口端面上联通有进料管；所述进料管包括与中间的最小的锥形套管底端口对应的主进料管，以及与其余每个可活动的锥形套管底端口边缘对应设置的次级进料管，不同进料管与不同材料的给料装置联通，所述封口端面上设置有电磁铁。
2.根据权利要求1所述的复合材料陶瓷3D打印机，其特征在于，主进料管联通的给料装置为硬质陶泥给料装置，最外层的次级进料管联通的给料装置为软质粘性陶泥给料装置。
3.根据权利要求1所述的复合材料陶瓷3D打印机，其特征在于，对应每个锥形套管设置有与锥形套管顶端口口径大小相同的顶圈。
4.根据权利要求1所述的复合材料陶瓷3D打印机，其特征在于，所述锥形套管为偶数个。
5.根据权利要求1所述的复合材料陶瓷3D打印机，其特征在于，所述锥形套管的高度相同。
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