CN108656543A - 用于3d打印设备的多喷头打印头及其打印铸造砂型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于3D打印设备的多喷头打印头及其打印铸造砂型的方法，其中用于3D打印设备的多喷头打印头包括主体框架，主体框架下侧固定连接有X向悬挂梁，X向悬挂梁下侧设有X向导轨滑块机构，X向导轨滑块机构的滑块与XY向连接板连接，XY向连接板下侧连接有Y向滑动机构，Y向滑动机构下侧连接有打印头连接板，所述打印头连接板下侧沿X向分别并排连接有打印头一、打印头二和打印头三，所述打印头一和打印头三分别与固化剂料箱连接用于向打印区喷固化剂，所述打印头二与粘结剂料箱连接。本发明的打印头打印时，可以同时喷出固化剂和粘结剂，免去在砂料中混固化剂的过程，并且减少固化剂用量，优化打印工艺并提高砂型质量。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印设备领域，特别涉及一种用于3D打印设备的多喷头打印头及其打印铸造砂型的方法。
背景技术
目前的铸造砂型用3D打印设备是基于3DP工艺，即将材料粉末通过喷头用粘结剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上，通过逐层的送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。现有技术中的打印头结构为单头打印头，而砂型的打印需要在砂子中同时掺入固化剂和粘结剂，采用该打印头打印砂型时，需将固化剂提前掺入砂子中，混合，通过铺砂器铺砂，再使用打印头喷出粘结剂将需求截面的砂子进行粘结，打印完成后将与模型无关的砂子再去除。此方法需要在打印之前就将固化剂掺入砂子中，大大增加了固化剂的使用量，增加了打印前的准备时间，同时，掺杂了固化剂的砂子在打印过程中容易起浮尘，影响打印过程中对产品打印质量的监视，影响打印质量。
发明内容
本发明的目的是提供用于3D打印设备的多喷头打印头，实现砂型3D打印时，可以同时喷出固化剂和粘结剂，免去在砂料中混固化剂的过程，并且减少固化剂用量，降低打印粉尘，优化打印工艺并提高砂型质量。
本发明的目的是这样实现的，一种用于3D打印设备的多喷头打印头，包括主体框架，所述主体框架下侧固定连接有X向悬挂梁，所述X向悬挂梁下侧设有X向导轨滑块机构，所述X向导轨滑块机构的滑块与XY向连接板连接，所述XY向连接板下侧连接有Y向滑动机构，所述Y向滑动机构下侧连接有打印头连接板，所述打印头连接板下侧沿X向分别并排连接有打印头一、打印头二和打印头三，所述打印头一和打印头三分别与固化剂料箱连接用于向打印区喷固化剂，所述打印头二与粘结剂料箱连接。
本发明的多喷头打印头工作时，打印头组件沿Y向递增一个进程，X向导轨滑块机构带动打印头组件沿X向打印喷料一趟，然后打印头组件沿Y向再递增一个进程，X向导轨滑块机构带动打印头组件沿X向返回并打印喷料一趟；打印头组件反复执行上述移动和打印动作，直至完成一种铺砂层的打印，然后打印平台下降一个铺砂层的高度，继续执行上述一个砂层的打印动作，并重复若干次，直至完成整个砂型的3D打印。打印过程中，根据打印头沿X向移动方向，打印头一和打印头三交替喷料，使喷固化剂的打印头沿X向的移动方向始终位于喷粘结剂打印头的前方，以保证各相邻铺砂层的良好粘结。采用本发明结构的多喷头打印头，省去了在砂料中混合固化剂的过程，将固化剂在打印过程中直接喷在砂料上，只有打印区域的砂料才喷固化剂，而非打印区域的砂料无固化剂和粘结剂方便了打印后砂料的回收，并且减少打印过程中的粉尘，便于打印时监控打印质量，从而优化3D打印工艺过程，提高砂型质量。
为便于打印头的升降，所述打印头二沿X向位于打印头一和打印头三之间，各打印头与打印头连接板之间分别连接有薄型气缸用于控制打印头的升降，打印头下降，开始执行喷固化剂或者喷粘结剂的工作，打印头上升，停止喷射工作。
为便于实现打印头沿X向的移动，所述X向导轨滑块机构包括X向悬挂梁下侧连接的X向导轨，所述X向导轨上滑动连接的滑块，所述滑块与XY向连接板固定连接，所述X向悬挂梁的下侧还设有用于控制滑块沿X向滑动位置的磁性导轨。
为保证打印头移动的平稳性，所述X向导轨并列设有两条，各导轨上分别配合设有滑块。
为便于X向导轨滑块机构的安装，所述X向悬挂梁为型材结构，包括用于与主体框架连接的主体部，所述主体部两侧垂直设有立侧壁，所述立侧壁向相对的内侧分别设有延伸部一，所述主体部、两个立侧壁和两个延伸部一形成一个向下敞开的容纳腔，所述容纳腔用于容纳导轨滑块机构；所述导轨滑块机构的两导轨平行连接在主体部对应的容纳腔的顶壁下侧，所述磁性滑块设置于导轨之间的顶壁上；所述XY向连接板为开口向上的槽形，包括槽体底壁和与槽体底壁垂直的两侧壁，每侧的侧壁设有垂直向外延伸的伸延部二，两侧壁的竖直外壁间距离小于X向悬挂梁的两延伸部一的内侧距离，两滑块分别固定连接在延伸部二的上侧，并且延伸部二配合延伸入延伸部一上侧的容纳腔内，连接后延伸部一与延伸部二的各相对面之间不接触。本结构中，X向导轨滑块机构安装在X向悬挂梁的容纳腔内，既便于该结构的安装连接，容纳腔又可以保证导轨滑块机构的清洁，防止工作面有异物而影响滑动配合运动。
本发明还提供一种采用上述用于3D打印设备的多喷头打印头打印铸造砂型的方法，依次包括如下过程:1）铺粉器在打印平台上铺一层砂；2）打印头调至铺砂层上方，按预先设定好的打印图形打印并喷固化剂和粘结剂，打印头沿Y向每前进一个进程，打印头沿X向导轨从一端打印至另一端，然后打印头沿Y向前再前进一个进程，打印头沿X向导轨从另一端打印回至一端，如此反复直至完成所在砂层的打印，打印头沿X向导轨往复移动打印时，打印头一和打印头三交替喷固化剂，使喷固化剂的打印头沿X向的移动方向始终位于喷粘结剂的打印头前方；3 ）打印平台下降步骤1）中一个铺砂层高度；4）反复执行步骤1）、步骤2）和步骤3）的过程，直至完成整个砂型的打印。
本发明的上述砂型3D打印方法，省去了现有技术中3D打印时，需要预先将固化剂混入砂料中的工艺过程。本发明方法中，实现了边铺砂边喷固化剂和粘结剂，只能需要打印的图形区域喷料，而非排印区域没有固化剂和粘结剂混入，既节省了固化剂的用量，也减简化了3D打印砂型的工艺，还提高打印效率和打印质量。
附图说明
图1为本发明的用于3D打印设备的多喷头打印头的结构示意图
图2为X向悬挂梁与X向导轨滑块机构和XY向连接板的安装连接示意图。
其中，1 主体框架；2 X向悬挂梁；2A主体部；2B立侧壁；2C延伸部一；3 X向导轨；4磁性导轨；5 XY向连接板；5A延伸部二；6 Y向滑动机构；7打印头一；8打印头二；9打印头三；10薄型气缸；11 打印头连接板；12 滑块。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示为本发明的用于3D打印设备的多喷头打印头，包括主体框架1，主体框架1下侧固定连接有X向悬挂梁2，X向悬挂梁2下侧设有X向导轨滑块机构，X向导轨滑块机构的滑块12与XY向连接板5连接，XY向连接板5下侧连接有Y向滑动机构6，Y向滑动机构6下侧连接有打印头连接板11，打印头连接板11下侧沿X向分别并排连接有打印头一7、打印头二8和打印头三9，打印头一7和打印头三9分别与固化剂料箱连接用于向打印区喷固化剂，打印头二8与粘结剂料箱连接。进一步的本实施例的结构中，打印头二8沿X向位于打印头一7和打印头三8之间，各打印头与打印头连接板11之间分别连接有薄型气缸10用于控制打印头的升降。
为便于实现打印头沿X向的移动，X向导轨滑块机构包括X向悬挂梁2下侧连接的X向导轨3，X向导轨3上滑动连接的滑块12，滑块12与XY向连接板5固定连接，X向悬挂梁2的下侧还设有用于控制滑块沿X向滑动位置的磁性导轨4。为保证打印头移动的平稳性，X向导轨3并列设有两条，各导轨上分别配合设有滑块12，磁性滑块4设置于两导轨之间。
本实施例中，为便于X向导轨滑块机构的安装，X向悬挂梁2为型材结构，包括用于与主体框架1连接的主体部2A，主体部2A两侧垂直设有立侧壁2B，立侧壁2B向相对的内侧分别设有延伸部一2C，主体部2A、两个立侧壁2B和两个延伸部一2C形成一个向下敞开的容纳腔，容纳腔用于容纳导轨滑块机构；导轨滑块机构的两导轨平行连接在主体部2A对应的容纳腔的顶壁下侧，磁性滑块4设置于导轨之间的顶壁上；XY向连接板5为开口向上的槽形，包括槽体底壁和与槽体底壁垂直的两侧壁，每侧的侧壁设有垂直向外延伸的伸延部二5A，两侧壁的竖直外壁间距离小于X向悬挂梁2的两延伸部一2C的内侧最小距离，两滑块12分别固定连接在延伸部二5A的上侧，并且延伸部二5A配合延伸入延伸部一2C上侧的容纳腔内，连接后延伸部一2C与延伸部二5A的各相对面之间不接触。本结构中，X向导轨滑块机构安装在X向悬挂梁2的容纳腔内，既便于该结构的安装连接，容纳腔又可以保证导轨滑块机构的清洁，防止工作面有异物而影响滑动配合运动。
本发明的多喷头打印头工作时，打印头组件沿Y向递增一个进程，X向导轨滑块机构带动打印头组件沿X向打印喷料一趟，然后打印头组件沿Y向再递增一个进程，X向导轨滑块机构带动打印头组件沿X向返回并打印喷料一趟；打印头组件反复执行上述移动和打印动作，直至完成一种铺砂层的打印，然后打印平台下降一个铺砂层的高度，继续执行上述一个砂层的打印动作，并重复若干次，直至完成整个砂型的3D打印。打印过程中，根据打印头沿X向移动方向，打印头一7和打印头三9交替喷料，使喷固化剂的打印头沿X向的移动方向始终位于喷粘结剂打印头的前方，以保证各相邻铺砂层的良好粘结。采用本发明结构的多喷头打印头，省去了在砂料中混合固化剂的过程，将固化剂在打印过程中直接喷在砂料上，只有打印区域的砂料才喷固化剂，而非打印区域的砂料无固化剂和粘结剂方便了打印后砂料的回收，并且减少打印过程中的粉尘，便于打印时监控打印质量，从而优化3D打印工艺过程，提高砂型质量。
实施例2
本实施例为还提供一种采用上述用于3D打印设备的多喷头打印头打印铸造砂型的方法，依次包括如下过程:1）铺粉器在打印平台上铺一层砂；2）打印头调至铺砂层上方，按预先设定好的打印图形打印并喷固化剂和粘结剂，打印头沿Y向每前进一个进程，打印头沿X向导轨3从一端打印至另一端，然后打印头沿Y向前再前进一个进程，打印头沿X向导轨3从另一端打印回至一端，如此反复直至完成所在砂层的打印，打印头沿X向导轨往复移动打印时，打印头一7和打印头三9交替喷固化剂，使喷固化剂的打印头沿X向的移动方向始终位于喷粘结剂的打印头前方；3 ）打印平台下降步骤1）中一个铺砂层高度；4）反复执行步骤1）、步骤2）和步骤3）的过程，直至完成整个砂型的打印。
本发明的上述砂型3D打印方法，省去了现有技术中3D打印时，需要预先将固化剂混入砂料中的工艺过程。本发明方法中，实现了边铺砂边喷固化剂和粘结剂，只能需要打印的图形区域喷料，而非排印区域没有固化剂和粘结剂混入，既节省了固化剂的用量，也减简化了3D打印砂型的工艺，还提高打印效率和打印质量。
Claims (6)
1.一种用于3D打印设备的多喷头打印头，包括主体框架，所述主体框架下侧固定连接有X向悬挂梁，所述X向悬挂梁下侧设有X向导轨滑块机构，所述X向导轨滑块机构的滑块与XY向连接板连接，所述XY向连接板下侧连接有Y向滑动机构，所述Y向滑动机构下侧连接有打印头连接板，其特征在于，所述打印头连接板下侧沿X向分别并排连接有打印头一、打印头二和打印头三，所述打印头一和打印头三分别与固化剂料箱连接用于向打印区喷固化剂，所述打印头二与粘结剂料箱连接。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的多喷头打印头，其特征在于，所述打印头二沿X向位于打印头一和打印头三之间，各打印头与打印头连接板之间分别连接有薄型气缸用于控制打印头的升降，打印头下降，开始执行喷固化剂或者喷粘结剂的工作，打印头上升，停止喷射工作。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印设备的多喷头打印头，其特征在于，所述X向导轨滑块机构包括X向悬挂梁下侧连接的X向导轨，所述X向导轨上滑动连接的滑块，所述滑块与XY向连接板固定连接，所述X向悬挂梁的下侧还设有用于控制滑块沿X向滑动位置的磁性导轨。
4.根据权利要求3所述的用于3D打印设备的多喷头打印头，其特征在于，所述X向导轨并列设有两条，各导轨上分别配合设有滑块。
5.根据权利要求3所述的用于3D打印设备的多喷头打印头，其特征在于，所述X向悬挂梁为型材结构，包括用于与主体框架连接的主体部，所述主体部两侧垂直设有立侧壁，所述立侧壁向相对的内侧分别设有延伸部一，所述主体部、两个立侧壁和两个延伸部一形成一个向下敞开的容纳腔，所述容纳腔用于容纳导轨滑块机构；所述导轨滑块机构的两导轨平行连接在主体部对应的容纳腔的顶壁下侧，所述磁性滑块设置于导轨之间的顶壁上；所述XY向连接板为开口向上的槽形，包括槽体底壁和与槽体底壁垂直的两侧壁，每侧的侧壁设有垂直向外延伸的伸延部二，两侧壁的竖直外壁间距离小于X向悬挂梁的两延伸部一的内侧距离，两滑块分别固定连接在延伸部二的上侧，并且延伸部二配合延伸入延伸部一上侧的容纳腔内，连接后延伸部一与延伸部二的各相对面之间不接触。
6. 一种采用权利要求1—5任一项所述的多喷头打印头打印铸造砂型的方法，其特征在于，依次包括如下过程:1）铺粉器在打印平台上铺一层砂；2）打印头调至铺砂层上方，按预先设定好的打印图形打印并喷固化剂和粘结剂，打印头沿Y向每前进一个进程，打印头沿X向导轨从一端打印至另一端，然后打印头沿Y向前再前进一个进程，打印头沿X向导轨从另一端打印回至一端，如此反复直至完成所在砂层的打印，打印头沿X向导轨往复移动打印时，打印头一和打印头三交替喷固化剂，使喷固化剂的打印头沿X向的移动方向始终位于喷粘结剂的打印头前方；3 ）打印平台下降步骤1）中一个铺砂层高度；4）反复执行步骤1）、步骤2）和步骤3）的过程，直至完成整个砂型的打印。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 298, ningshuo South Street, Yinchuan economic and Technological Development Zone, Ningxia Hui Autonomous Region Applicant after: KOCEL INTELLIGENT EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 750000 the Ningxia Hui Autonomous Region Yinchuan economic and Technological Development Zone ningshuo South Street No. 298 Applicant before: NINGXIA KOCEL PATTERN Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| CB02 | Change of applicant information |