CN109591150B - 一种多孔陶瓷3d打印成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷3D打印技术领域，具体是一种多孔陶瓷3D打印成型装置，包括用于料浆生产及存储的储料机构、用于放置打印平台的底座机架、用于料浆压缩变细后喷出的打印喷嘴和用于打印喷嘴进行位置变换的气动驱动机构；所述底座机架的后端安装有热气喷嘴，热气喷嘴与安装在底座机架上的第二电力加热器连通。本发明利用气控软管的长度随气体体积的大小而变化的特点，通过控制空气压缩机的充入及抽取气体体积，可精确的控制打印喷嘴的运动轨迹，继而提高多孔陶瓷的成型精度，同时打印喷嘴喷出的料浆与热气喷嘴喷散出的热空气相遇，从而加速料浆中的水分蒸发，加快料浆的固化，避免了多孔陶瓷的变形现象。

Description

一种多孔陶瓷3D打印成型装置

技术领域

本发明涉及陶瓷3D打印技术领域，具体是一种多孔陶瓷3D打印成型装置。

背景技术

多孔陶瓷具有巨大的气孔率和低的基体热传导系数,其最传统的应用是作为隔热材料，常应用于航天飞机的外壳隔热，在航空航天领域中正发挥着越来越重要的作用，而多孔陶瓷成型装置则是多孔陶瓷制造的关键设备。但传统的多孔陶瓷3D打印机的缺点是存在以下主要问题：①质量差，传统的多孔陶瓷3D打印机由于采用电动机带动皮带传动的方式运行，导致由于皮带出现打滑等因素进而使打印喷嘴的定位精度低，且喷出的料浆固化所需时间过长，导致产出的多孔陶瓷出现变形，质量不高；②效率低，传统的多孔陶瓷3D打印机属于间歇性成型装置，出产品与进料均需对机器暂停运行处理，延长了产品的生产周期；③产品易受损，产品在运输的过程中容易出现滑落现象，导致产品受到损伤；④自动化程度低，传统的多孔陶瓷3D打印机过于依赖人的操作，智能控制不足，自动化水平低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔陶瓷3D打印成型装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多孔陶瓷3D打印成型装置，包括用于料浆生产及存储的储料机构、用于放置打印平台的底座机架、用于料浆压缩变细后喷出的打印喷嘴和用于打印喷嘴进行位置变换的气动驱动机构；所述储料机构与离心式鼓风机的进气口连接且离心式鼓风机的出气口通过输送软管与打印喷嘴连通，所述气动驱动机构包括运动滑块、光滑圆杆和控制杆，光滑圆杆对称设置有两组，两组光滑圆杆包括光滑圆杆组A和光滑圆杆组B，光滑圆杆组A设置有四根且位于底座机架的上端四个角处，光滑圆杆组B设置有两根，且分别与套设在光滑圆杆组A上的运动滑块固定连接，所述光滑圆杆组B上套设有运动滑块，两个运动滑块之间通过控制杆固定连接，打印喷嘴与控制杆间歇配合，套设在所述光滑圆杆组A和套设在所述光滑圆杆组B上的运动滑块分别通过气控软管与安装在空气压缩机上的气体管道连通，安装在控制杆上的打印喷嘴上连接有气控软管，气控软管通过气体管道与空气压缩机连通，所述底座机架的后端安装有热气喷嘴，热气喷嘴与安装在底座机架上的第二电力加热器连通。

作为本发明进一步的方案：所述打印喷嘴还通过信息通道与安装在底座机架侧端的智能控制板进行信息交互。

作为本发明再进一步的方案：所述空气压缩机设置有三个且安装在设置于底座机架上的放置槽内，用于放置所述空气压缩机的放置槽侧壁上设置有通风网口。

作为本发明再进一步的方案：所述储料机构包括设置有进料口的料浆库、安装在料浆库内且用于料浆搅拌成型的搅拌机构和连通于离心式鼓风机和料浆库的硬性管道，位于所述料浆库上方的硬性管道呈螺旋状设置且其外侧端套设有第一电力加热器，第一电力加热器电连接与智能控制板。

作为本发明再进一步的方案：所述搅拌机构包括螺旋桨和大电动机，大电动机安装在料浆库的外侧端且大电动机的输出轴贯穿料浆库的侧壁与螺旋桨固定连接。

作为本发明再进一步的方案：所述打印平台的下端对称安装有滚轮，滚轮与固定在底座机架上的光滑滚道配合滚动，打印平台的下端通过受力推块固定有运动杆，运动杆远离受力推块的一端与固定在中型电动机输出轴上的凸轮抵接。

作为本发明再进一步的方案：还包括弹簧，弹簧的两端分别固定在打印平台和底座机架上。

作为本发明再进一步的方案：所述运动杆的外侧还套设有约束管道，约束管道固定在底座机架上。

作为本发明再进一步的方案：所述打印平台上设置有圆环升降台，圆环升降台的内侧设置有内螺纹孔，内螺纹孔与转动安装在打印平台上的螺栓螺纹连接，螺栓与驱动机构转动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动机构包括小电机，小电机与电连接于智能控制板的信息交换器进行信息交互，小电机的输出轴上固定有齿轮，齿轮与螺栓啮合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、质量高，多孔陶瓷3D打印高效成型装置利用气控软管的长度随气体体积的大小而变化的特点，通过控制空气压缩机的充入及抽取气体体积，可精确的控制打印喷嘴的运动轨迹，继而提高多孔陶瓷的成型精度，同时打印喷嘴喷出的料浆与热气喷嘴喷散出的热空气相遇，从而加速料浆中的水分蒸发，加快料浆的固化，避免了多孔陶瓷的变形现象；

2、效率高，多孔陶瓷3D打印高效成型装置在进料和出产品的过程中均无需对机器暂停运行处理，可连续性生产，这提高了生产效率；

3、产品不易受损，多孔陶瓷3D打印高效成型装置的打印平台上拥有圆环升降台，当多孔陶瓷随打印平台向前运动的过程中，圆环升降台上升到适当的高度，以保护多孔陶瓷不会滑落打印平台出现损伤；

4、自动化程度高，多孔陶瓷3D打印高效成型装置运用智能控制板作为控制系统的核心，并通过信息通道与信息交换器与零部件之间交换信息，发送指令，并分析反馈回来的信息，只要输入程序代码即可完成自动化生产。

附图说明

图1为多孔陶瓷3D打印高效成型装置的结构示意图。

图2为多孔陶瓷3D打印高效成型装置中底座机架的俯视图。

图3为多孔陶瓷3D打印高效成型装置中打印平台的侧视图。

图4为多孔陶瓷3D打印高效成型装置中打印喷嘴的结构示意图。

图5为多孔陶瓷3D打印高效成型装置中控制杆的结构示意图。

图6为多孔陶瓷3D打印高效成型装置中控制杆的侧视图。

图7为多孔陶瓷3D打印高效成型装置中光滑圆杆与气控软管连接状态示意图。

图8为多孔陶瓷3D打印高效成型装置中输送软管的结构示意图。

图中：1-信息通道、2-运动滑块、3-控制杆、4-气控软管、5-打印喷嘴、6-热气喷嘴、7-输送软管、8-光滑圆杆、9-离心式鼓风机、10-硬性管道、11-第一电力加热器、12-进料口、13-内螺纹孔、14-螺栓、15-小电机、16-螺旋桨、17-料浆、18-料浆库、19-大电动机、20-底座机架、21-通风网口、22-齿轮、23-空气压缩机、24-光滑滚道、25-滚轮、26-凸轮、27-受力推块、28-气体管道、29-打印平台、30-圆环升降台、31-信息交换器、32-智能控制板、33-弹簧、34-约束管道、35-中型电动机、36-运动杆、37-第二电力加热器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～8；

本发明实施例中，一种多孔陶瓷3D打印成型装置，包括用于料浆17生产及存储的储料机构、用于放置打印平台29的底座机架20、用于料浆17压缩变细后喷出的打印喷嘴5和用于打印喷嘴5进行位置变换的气动驱动机构；所述储料机构与离心式鼓风机9的进气口连接且离心式鼓风机9的出气口通过输送软管7与打印喷嘴5连通，离心式鼓风机9工作时将料浆17通过输送软管7输送到打印喷嘴5上，再通过打印喷嘴5喷出实现多孔陶瓷的成型制作，优选的，所述打印喷嘴5还通过信息通道1与安装在底座机架20侧端的智能控制板32电连接，进行信息交互，从而实现打印喷嘴5的智能化控制。

具体来说，所述气动驱动机构包括运动滑块2、光滑圆杆8和控制杆3，光滑圆杆8对称设置有两组，为了方便说明，两组光滑圆杆8分别命名为光滑圆杆组A和光滑圆杆组B，光滑圆杆组A设置有四根且位于底座机架20的上端四个角处，光滑圆杆组B设置有两根，且分别与套设在光滑圆杆组A上的运动滑块2固定连接，光滑圆杆组B垂直于竖直平面放置，所述光滑圆杆组B上同样套设有运动滑块2，两个运动滑块2之间通过控制杆3固定连接，所述打印喷嘴5与控制杆3间歇配合，从而实现打印喷嘴5的位置调节，且调节稳定。

优选的，套设在所述光滑圆杆组A和套设在所述光滑圆杆组B上的运动滑块2分别通过气控软管4与安装在空气压缩机23上的气体管道28连通，安装在控制杆3上的打印喷嘴5上同样连接有气控软管4，气控软管4通过气体管道28与空气压缩机23连通，所述空气压缩机23设置有三个且安装在设置于底座机架20上的放置槽内，三个空气压缩机23分别控制三个气控软管4的伸缩，互不干扰，通过控制空气压缩机23的充入及抽取气体体积，可精确的控制打印喷嘴5的运动轨迹，继而提高多孔陶瓷的成型精度,当然，为了实现智能化控制，三个空气压缩机23均通过导线与智能控制板32电连接。

优选的，用于放置所述空气压缩机23的放置槽侧壁上设置有通风网口21，通风网口21负责空气压缩机23与外界的气体交换，并过滤掉交换气体过程中的杂质。

具体来说，所述储料机构包括设置有进料口12的料浆库18、安装在料浆库18内且用于料浆17搅拌成型的搅拌机构和连通于离心式鼓风机9和料浆库18的硬性管道10，位于所述料浆库18上方的硬性管道10呈螺旋状设置且其外侧端套设有第一电力加热器11，第一电力加热器11电连接于智能控制板32，第一电力加热器11的设置为经过硬性管道10螺旋部的料浆17进行加热处理，增加料浆17均匀性和粘性，进而使多孔陶瓷的成型过程精确且可控。

优选的，所述搅拌机构包括螺旋桨16和大电动机19，大电动机19安装在料浆库18的外侧端且大电动机19的输出轴贯穿料浆库18的侧壁与螺旋桨16固定连接，大电动机19工作时驱动螺旋桨16转动，从而对料浆库18内的水、陶瓷原料及相应的调节剂进行快速搅拌，生成可用于成型多孔陶瓷的料浆17。

实施例二

为了加快喷射到打印平台29上的料浆17中水分蒸发，加快定型固化，避免制作成的多孔陶瓷出现变形现象，本发明在具体实施过程中提出了另一种实施例来完善本申请，具体的，实施例一与实施例二的区别在于，所述底座机架20的后端(该方位根据图1进行确定)安装有热气喷嘴6，热气喷嘴6与安装在底座机架20上的第二电力加热器37连通，第二电力加热器37将产生的热能以热空气的形式从热气喷嘴6喷散到打印平台29，热空气与打印平台29上的料浆17相遇，进而加快料浆17水分蒸发，加速料浆17成型固化，避免多孔陶瓷出现变形现象，当然，第二电力加热器37与智能控制板32电连接。

优选的，所述热气喷嘴6设置有7个，从而实现热气均匀喷散。

实施例三

为了方便成型后的多孔陶瓷自动输送出来，本发明在具体实施过程中还提供了另一种实施例来完善本申请，实现自动化出料，具体的，所述打印平台29的下端对称安装有滚轮25，滚轮25与固定在底座机架20上的光滑滚道24配合滚动，打印平台29的下端通过受力推块27固定有运动杆36，运动杆36远离受力推块27的一端与固定在中型电动机35输出轴上的凸轮26抵接，中型电动机35驱动凸轮26转动时，凸轮26推动运动杆36运动，从而实现打印平台29的运动，进而实现多孔陶瓷出料进入到接收装置中。

为了实现打印平台29的自动回位，还包括弹簧33，弹簧33的两端分别固定在打印平台29和底座机架20上，当打印平台29受到运动杆36向前的作用力变小，弹簧33对打印平台29的向后作用力就会使打印平台29往后运动，直至打印平台29所受到的作用力回到平衡状态。

优选的，所述运动杆36的外侧还套设有约束管道34，约束管道34固定在底座机架20上，约束管道34对运动杆36起到定向作用。

实施例四

为了消除产品在运输过程中出现滑落现像，本发明在具体实施过程中还提供了另一种实施例来解决以上问题，具体的，实施例二与实施例一的区别在于，所述打印平台29上设置有圆环升降台30，圆环升降台30的内侧设置有内螺纹孔13，内螺纹孔13与转动安装在打印平台29上的螺栓14螺纹连接，螺栓14与驱动机构转动连接，驱动机构驱动螺栓14转动，从而通过内螺纹孔13的作用实现圆环升降台30的升降，从而实现，在多孔陶瓷跟随打印平台29向前运动时上升到相应的高度，以防止多孔陶瓷滑落打印平台29出现受损。

具体来说，所述驱动机构包括小电机15，小电机15与电连接于智能控制板32的信息交换器31进行信息交互，从而实现小电机15的驱动控制，小电机15的输出轴上固定有齿轮22，齿轮22与螺栓14啮合，小电机15驱动齿轮22转动，齿轮22转动时带动螺栓14转动。

需要特别说明的是，本申请中小电机、中型电动机和大电动机为现有技术的应用，利用气控软管的长度随气体体积的大小而变化的特点，通过控制空气压缩机的充入及抽取气体体积，可精确的控制打印喷嘴的运动轨迹，继而提高多孔陶瓷的成型精度，同时打印喷嘴喷出的料浆与热气喷嘴喷散出的热空气相遇，从而加速料浆中的水分蒸发，加快料浆的固化，避免了多孔陶瓷的变形现象为本申请的创新点，其有效解决了传统的多孔陶瓷3D打印机由于采用电动机带动皮带传动的方式运行，导致由于皮带出现打滑等因素进而使打印喷嘴的定位精度低，且喷出的料浆固化所需时间过长，导致产出的多孔陶瓷出现变形，质量不高的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种多孔陶瓷3D打印成型装置，包括用于料浆(17)生产及存储的储料机构、用于放置打印平台(29)的底座机架(20)、用于料浆(17)压缩变细后喷出的打印喷嘴(5)和用于打印喷嘴(5)进行位置变换的气动驱动机构；所述储料机构与离心式鼓风机(9)的进气口连接且离心式鼓风机(9)的出气口通过输送软管(7)与打印喷嘴(5)连通，其特征在于；

所述气动驱动机构包括运动滑块(2)、光滑圆杆(8)和控制杆(3)，光滑圆杆(8)对称设置有两组，两组光滑圆杆(8)包括光滑圆杆组A和光滑圆杆组B，光滑圆杆组A设置有四根且位于底座机架(20)的上端四个角处，光滑圆杆组B设置有两根，且分别与套设在光滑圆杆组A上的运动滑块(2)固定连接，所述光滑圆杆组B上套设有运动滑块(2)，两个运动滑块(2)之间通过控制杆(3)固定连接，打印喷嘴(5)与控制杆(3)间歇配合，套设在所述光滑圆杆组A和套设在所述光滑圆杆组B上的运动滑块(2)分别通过气控软管(4)与安装在空气压缩机(23)上的气体管道(28)连通，安装在控制杆(3)上的打印喷嘴(5)上连接有气控软管(4)，气控软管(4)通过气体管道(28)与空气压缩机(23)连通；

所述底座机架(20)的后端安装有热气喷嘴(6)，热气喷嘴(6)与安装在底座机架(20)上的第二电力加热器(37)连通。

2.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述打印喷嘴(5)还通过信息通道(1)与安装在底座机架(20)侧端的智能控制板(32)进行信息交互。

3.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述空气压缩机(23)设置有三个且安装在设置于底座机架(20)上的放置槽内，三个所述空气压缩机(23)分别与三个气控软管(4)连通，用于放置所述空气压缩机(23)的放置槽侧壁上设置有通风网口(21)。

4.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述储料机构包括设置有进料口(12)的料浆库(18)、安装在料浆库(18)内且用于料浆(17)搅拌成型的搅拌机构和连通于离心式鼓风机(9)和料浆库(18)的硬性管道(10)，位于所述料浆库(18)上方的硬性管道(10)呈螺旋状设置且其外侧端套设有第一电力加热器(11)，第一电力加热器(11)电连接于智能控制板(32)。

5.根据权利要求4所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述搅拌机构包括螺旋桨(16)和大电动机(19)，大电动机(19)安装在料浆库(18)的外侧端且大电动机(19)的输出轴贯穿料浆库(18)的侧壁与螺旋桨(16)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述打印平台(29)的下端对称安装有滚轮(25)，滚轮(25)与固定在底座机架(20)上的光滑滚道(24)配合滚动，打印平台(29)的下端通过受力推块(27)固定有运动杆(36)，运动杆(36)远离受力推块(27)的一端与固定在中型电动机(35)输出轴上的凸轮(26)抵接。

7.根据权利要求6所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，还包括弹簧(33)，弹簧(33)的两端分别固定在打印平台(29)和底座机架(20)上。

8.根据权利要求6所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述运动杆(36)的外侧还套设有约束管道(34)，约束管道(34)固定在底座机架(20)上。

9.根据权利要求1所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述打印平台(29)上设置有圆环升降台(30)，圆环升降台(30)的内侧设置有内螺纹孔(13)，内螺纹孔(13)与转动安装在打印平台(29)上的螺栓(14)螺纹连接，螺栓(14)与驱动机构转动连接。

10.根据权利要求9所述的一种多孔陶瓷3D打印成型装置，其特征在于，所述驱动机构包括小电机(15)，小电机(15)与电连接于智能控制板(32)的信息交换器(31)进行信息交互，小电机(15)的输出轴上固定有齿轮(22)，齿轮(22)与螺栓(14)啮合。

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