CN107901187A - 陶瓷打印机的速固喷头和陶瓷3d打印固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷打印机的速固喷头，包括喷嘴、位于中部的内腔、泥料管和固化管；泥料管内设有多个间隔设置的泥料通道，泥料通道呈间隙状，泥料通道之间彼此分隔，固化管内设有多个固化通道，固化通道之间彼此分隔；在内腔中，固化通道与泥料通道在内腔中交汇，在内腔中固化通道位于相邻的泥料通道之间，泥料通道与固化通道交替设置且通道之间相互隔离；在喷嘴中，固化通道与泥料通道逐渐靠近直至合并，固化通道与泥料通道合并后与挤出口连通。在喷头中将泥料进行固化，使泥料从喷头中挤出时可以快速凝固硬化，得到使用者需要的打印件的形状，避免泥料流动而使得外形变形，使其打印精度更高。

Description

陶瓷打印机的速固喷头和陶瓷3D打印固化方法

技术领域

本发明涉及陶瓷打印机喷头，具体为一种陶瓷打印机的速固喷头和陶瓷3D打印固化方法。

背景技术

陶瓷是千年窑火淬出的传统工业，3D打印则是最近大热的一门全新技术，当两者碰撞在一起，所能得到的效果超出人们预想。

但是现有的陶瓷3D打印机结构类似于巧克力打印机，是将未干的陶泥经过挤压装置和导管挤出至打印机的喷嘴位置，通过X轴、Y轴、Z轴移动机构使喷嘴在三维的空间内自由移动，得到想要的模型。

目前，陶瓷泥料在挤出过程中，一般含有的水分较高，水分过少则难以流动，挤出难度会较大。水分高流动性足是便于泥料的挤出和流动，但是在后续的凝固和干化过程中带来的较大的问题：

1.水分高，干化固化过程变长，需要更长的时间等待打印件变干。

2.流动性高，导致得到的打印件形状难以控制，甚至在底部打印时微小的变形量导致不断累积，使得整体打印件结构远远偏离预想。

因此，如何使得挤出的陶瓷泥料在短时间内迅速固化，是一个待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种陶瓷打印机的速固喷头，在喷头中将泥料进行固化，使泥料从喷头中挤出时可以快速凝固硬化，得到使用者需要的打印件的形状，避免泥料流动而使得外形变形，使其打印精度更高。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：

方案一：

一种陶瓷打印机的速固喷头，包括喷嘴、位于中部的内腔、泥料管和用于通固化剂的固化管，喷嘴包括挤出口；所述泥料管内设有多个间隔设置的泥料通道，泥料通道呈间隙状，泥料通道之间彼此分隔，所述固化管内设有多个固化通道，固化通道之间彼此分隔；在内腔中，所述固化通道与泥料通道在内腔中交汇，在内腔中固化通道位于相邻的泥料通道之间，泥料通道与固化通道交替设置且通道之间相互隔离；在喷嘴中，所述固化通道与泥料通道逐渐靠近直至合并，所述固化通道与泥料通道合并后与挤出口连通。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的陶瓷打印机的速固喷头，具有如下有益效果：

一、在喷嘴中交错设置的泥料通道和固化通道，使得泥料和固化剂从各自的通道中流出时，可以呈现出层叠状(一层泥料一层固化剂)，使得固化剂可以充分注入泥料内，与泥料混合更充分。

二、由于泥料是在喷头中，加入固化剂后开始迅速固化，因此固化的泥料仅需要短时间即从喷头内挤出，接触空气开始迅速固化，实现在线固化的目的。

三、若直接在泥料中注入固化剂，则泥料难以在管道中流动，打印机负载会增大，且管道内会残留大量的固化的泥料，导致管道堵塞等，设备损坏率较高。因此本发明将原先的固化反应过程转移至喷头中进行，因此泥料在管道中移动是流畅的，也不会有泥料因为固化而残留在管道内导致管道堵塞。

优选的，所述泥料通道包括泥料间隙通道和椭圆形的增量通道，所述增量通道截面呈圆形或椭圆形，增量通道的开口尺寸大于泥料间隙通道的间隙距离，增量通道与泥料间隙通道合并连通。

优选的，单个泥料通道上的增量通道靠近相邻另一泥料通道上的泥料间隙通道。

优选的，所述固化通道包括导流通道和固化间隙通道，所述导流通道截面呈圆形或椭圆形，导流通道的开口尺寸大于固化间隙通道的间隙距离，导流通道与固化间隙通道合并连通。

优选的，在喷嘴中，所述导流通道位于相邻两个泥料通道的泥料间隙通道和增量通道之间。

优选的，所述固化间隙通道倾斜设置，固化间隙通道位于相邻两个泥料通道的增量通道之间。

优选的，在喷嘴中，所述固化通道与泥料通道合并形成混合通道，所述混合通道呈涡旋状，混合通道末端连接挤出口。

方案二：

一种陶瓷3D打印固化方法，包括如下步骤：

步骤1：在泥料中注入固化剂A，搅拌泥料使固化剂A与泥料充分混合；

步骤2：将泥料通过管道注入喷头中，同时在喷头中注入固化剂B，固化剂B、固化剂A和泥料三者在喷头内充分混合，固化剂A和固化剂B反应并逐渐凝固，增加泥料的粘度或硬度；

步骤3：在泥料混合完毕后迅速将其从喷头中挤出至承载表面；

步骤4：等待呈现的陶瓷泥料打印件凝固。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的陶瓷3D打印固化方法，具有如下有益效果：

固化剂A和固化剂B是独立的两种物质，且固化剂A不会与泥料反应，仅有AB二者混合时才会产生粘性或者固化物，将泥料颗粒物进行粘结和固定，提高挤出后泥料的硬度或粘度。

固化剂A和固化剂B，类似于AB胶，二者混合反应产生强力的粘性，其中固化剂A可以是泥料本身的物质，如水或其泥料中含有的钙质混合物，通过与B反应产生粘性。

优选的，所述固化剂A为水，固化剂B为α-氰基丙烯酸乙酯，通过α-氰基丙烯酸乙酯接触泥料中的水分，使其固化，在挤出前处于凝固反应中的状态，挤出一段时间后才完全固化。。

优选的，在步骤2中，带有固化剂A的泥料和固化剂B经过喷头内的模具呈层叠状混合。

附图说明

图1为本发明陶瓷打印机的速固喷头实施例的结构示意图；

图2为本实施例中固化通道和泥料通道的结构示意图；

图3为本实施例中固化通道和泥料通道的剖面视图；

图4为本实施例中固化通道和泥料通道的结构示意图。

附图标记：10、内腔；11、喷嘴；2、泥料通道；20、泥料间隙通道；21、增量通道；3、固化通道；30、固化间隙通道；31、导流通道；4、泥料管；5、固化管；6、混合通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明中提出了一种陶瓷3D打印固化方法，包括如下步骤：

步骤1：在泥料中注入水，搅拌泥料使水与泥料充分混合，使泥料流动性增加；

步骤2：将泥料通过管道注入喷头中，同时在喷头中注入固化剂B(α-氰基丙烯酸乙酯)，固化剂B、水和泥料三者在喷头内充分混合，水和固化剂B反应催化固化剂B，发生加聚反应，迅速固化而将被粘物粘牢；

步骤4：在泥料混合完毕后迅速将其从喷头中挤出至承载表面，加聚反应继续进行一段时间后，泥料完全固化具有一定的硬度，打印件结构硬度较大；

步骤5：等待成型的陶瓷泥料打印件凝固。

步骤6：待打印件完全打印完毕，且水分散发至一定程度，放入炉内烧制。

根据上述方法，本发明还提出一种陶瓷打印机的速固喷头，喷头包括喷嘴11、位于中部的内腔10、泥料管4和用于通固化剂的固化管5，喷嘴11包括挤出口；泥料管4内设有多个间隔设置的泥料通道2，泥料通道2呈间隙状，泥料通道2之间彼此分隔，固化管5内设有多个固化通道3，固化通道3之间彼此分隔；在内腔10中，固化通道3与泥料通道2在内腔10中交汇，在内腔10中固化通道3位于相邻的泥料通道2之间，泥料通道2与固化通道3交替设置且通道之间相互隔离；在喷嘴11中，固化通道3与泥料通道2逐渐靠近直至合并，固化通道3与泥料通道2合并后与挤出口连通。

如图3所示，泥料通道2包括泥料间隙通道20和增量通道21，增量通道21截面呈椭圆形，增量通道21的开口尺寸大于泥料间隙通道20的间隙距离，增量通道21与泥料间隙通道20合并连通。增量通道21使得该通道的含有的泥料更多，单个泥料通道2上的增量通道21靠近相邻另一泥料通道2上的泥料间隙通道20，使得增量通道21交错粘结。

且固化通道3包括导流通道31和固化间隙通道30，导流通道31截面呈圆形或椭圆形，导流通道31的开口尺寸大于固化间隙通道30的间隙距离，导流通道31与固化间隙通道30合并连通。使得粘合后的增量通道21互相交错重叠，可以有效防止泥料通道2中挤出的泥料产生横向的偏移现象，交错以避免泥料分层(使得相邻层之间的泥料不易左右移动)。

在喷嘴11中，导流通道31位于相邻两个泥料通道2的泥料间隙通道20和增量通道21之间。导流通道31对固化剂B的流动进行导向，使导流通道31所在部位可以分到更多的固化剂B，而该部位中所要粘结的分别是相邻两侧泥料通道2上的泥料间隙通道20和增量通道21，使该出固化反应更为充分，粘结更牢固。

固化间隙通道30倾斜设置，固化间隙通道30位于相邻两个泥料通道2的增量通道21之间，使固化间隙通道30可以将其两侧的增量通道21进行粘结，并且更贴合增量通道21的外形，包裹更为贴合其形状。

如图4所示，在喷嘴11中，固化通道3与泥料通道2合并形成混合通道6，混合通道6呈涡旋状，混合通道6末端连接挤出口。混合通道6涡旋状以增加混合通道6的长度，使得固化剂可以与泥料充分混合，达到充分的固化反应，且涡旋状挤出，在该过程中层叠状的泥料和固化剂得到充分扭曲形变，打破各层之间的隔离，充分混合。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷打印机的速固喷头，其特征在于：包括喷嘴(11)、位于中部的内腔(10)、泥料管(4)和用于通固化剂的固化管(5)，喷嘴(11)包括挤出口；所述泥料管(4)内设有多个间隔设置的泥料通道(2)，泥料通道(2)呈间隙状，泥料通道(2)之间彼此分隔，所述固化管(5)内设有多个固化通道(3)，固化通道(3)之间彼此分隔；

在内腔(10)中，所述固化通道(3)与泥料通道(2)在内腔(10)中交汇，在内腔(10)中固化通道(3)位于相邻的泥料通道(2)之间，泥料通道(2)与固化通道(3)交替设置且通道之间相互隔离；

在喷嘴(11)中，所述固化通道(3)与泥料通道(2)逐渐靠近直至合并，所述固化通道(3)与泥料通道(2)合并后与挤出口连通。

2.根据权利要求1所述的陶瓷打印机的速固喷头，其特征在于：所述泥料通道(2)包括泥料间隙通道(20)和增量通道(21)，所述增量通道(21)截面呈圆形或椭圆形，增量通道(21)的开口尺寸大于泥料间隙通道(20)的间隙距离，增量通道(21)与泥料间隙通道(20)合并连通。

3.根据权利要求2所述的陶瓷打印机的速固喷头，其特征在于：单个泥料通道(2)上的增量通道(21)靠近相邻另一泥料通道(2)上的泥料间隙通道(20)。

4.根据权利要求3所述的陶瓷打印机的速固喷头，其特征在于：所述固化通道(3)包括导流通道(31)和固化间隙通道(30)，所述导流通道(31)截面呈圆形或椭圆形，导流通道(31)的开口尺寸大于固化间隙通道(30)的间隙距离，导流通道(31)与固化间隙通道(30)合并连通。

5.根据权利要求4所述的陶瓷打印机的速固喷头，其特征在于：在喷嘴(11)中，所述导流通道(31)位于相邻两个泥料通道(2)的泥料间隙通道(20)和增量通道(21)之间。

6.根据权利要求4所述的陶瓷打印机的速固喷头，其特征在于：所述固化间隙通道(30)倾斜设置，固化间隙通道(30)位于相邻两个泥料通道(2)的增量通道(21)之间。

7.根据权利要求1所述的陶瓷打印机的速固喷头，其特征在于：在喷嘴(11)中，所述固化通道(3)与泥料通道(2)合并形成混合通道(6)，所述混合通道(6)呈涡旋状，混合通道(6)末端连接挤出口。

8.一种陶瓷3D打印固化方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：在泥料中注入固化剂A，搅拌泥料使固化剂A与泥料充分混合；

步骤2：将泥料通过管道注入喷头中，同时在喷头中注入固化剂B，固化剂B、固化剂A和泥料三者在喷头内充分混合，固化剂A和固化剂B反应并逐渐凝固，增加泥料的粘度或硬度；

步骤3：在泥料混合完毕后迅速将其从喷头中挤出至承载表面；

步骤4：等待成型的陶瓷泥料打印件凝固。

9.根据权利要求8所述的陶瓷3D打印预固化方法，其特征在于：所述固化剂A为水，固化剂B为α-氰基丙烯酸乙酯。

10.根据权利要求8所述的陶瓷3D打印预固化方法，其特征在于：在步骤2中，带有固化剂A的泥料和固化剂B经过喷头内的模具呈层叠状混合。