CN109773940A - 大幅面陶瓷快速成型装置及其上料控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大幅面陶瓷快速成型装置，包括载料平台，在载料平台的下方设有储料箱；在载料平台上一侧设有刮刀系统，另一侧设有浆液回收系统；在载料平台的中间位置设有打印平台；在载料平台的一侧设有直线轨道，刮刀系统可以在直线轨道上做往复运动。刮刀系统包括支撑板，在支撑板的底部转动连接有第一刮刀和第二刮刀；第一刮刀和第二刮刀之间设有与支撑板连接的浆料缓存腔；支撑板上设有与浆料缓存腔相连通的进料口，进料口通过泵送系统与储料箱相连；浆料缓存腔的下部设有出料口。本发明提供一种大幅面陶瓷快速成型装置及其上料控制方法，其出料与刮平同时进行，解决了陶瓷3D打印机供料驱动力不足，供料平整性不好等问题。

Description

大幅面陶瓷快速成型装置及其上料控制方法

技术领域

本发明属于陶瓷快速成型技术领域，尤其涉及一种大幅面陶瓷快速成型装置及其上料控制方法。

背景技术

传统的陶瓷打印机包括投影装置、刮刀、供料装置、Z方向进给(成型或者打印)平台。将陶瓷打印材料按预先设计的三维模型在Z方向(垂直方向)上分层打印出来，生成剖面层，同时用特定频率的光波进行照射使之快速固化，将每个剖面层堆积并且粘合在一起，最终形成3D模型。

目前，传统的陶瓷3D打印机中，其陶瓷打印材料在供料装置驱动下堆积在工作平台上，然后在刮刀的作用下被铺平，最后进行面投影固化，且每次固化完成后成型平台需要向下下降一定高度。如此循环，通过逐层曝光来生成三维实体。其中供料装置与刮刀是其中的关键，供料是否均匀充分，刮平表面是否平整，直接影响到每一层的打印质量。

由于陶瓷材料是非牛顿流体中的塑性流体，粘度比较大。传统供料上使用的大都为料斗、蠕动泵，送料缸，由于陶瓷打印材料粘度比较大，在重力的作用下也不会轻易流动，因此料斗式的上料方式存在着流量不均匀，甚至出不了料的问题，可能会面临着驱动力不足或者是流量不够，产生空气层、流量不均匀等问题，影响打印精度。

料缸类的上料机构这种上料方式利用机械力解决了由于高粘度产生的驱动力不足的问题，使其能顺畅出料，但是在后续刮刀进行刮平的时候，如果打印层厚过大，材料的高粘度可能会使材料不能完美地充满型腔，产生气体层的问题。

针对大幅面陶瓷快速成型设备，成型较大尺寸模型所需的浆料明显增加，料缸的容积及质量将明显增加，随刮刀做直线运动的料缸无法实现，另外大幅面的陶瓷成型机铺料方面对普通的陶瓷供料装置提出了极大的挑战，供料的均匀性及平整性成几何倍数增加。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种大幅面陶瓷快速成型装置及其上料控制方法，其出料与刮平同时进行，解决了陶瓷3D打印机供料驱动力不足，供料平整性不好等问题。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案为：

一种大幅面陶瓷快速成型装置，包括载料平台，在所述载料平台的下方设有储料箱；在所述载料平台上一侧设有刮刀系统，另一侧设有浆液回收系统；在所述载料平台的中间位置设有打印平台；在所述载料平台的一侧设有直线轨道，刮刀系统可以在直线轨道上做往复运动；

所述刮刀系统包括支撑板，在所述支撑板的底部转动连接有第一刮刀和第二刮刀；所述第一刮刀和第二刮刀之间设有与支撑板连接的浆料缓存腔；所述支撑板上设有与浆料缓存腔相连通的进料口，所述进料口通过泵送系统与储料箱相连；所述浆料缓存腔的下部设有出料口。

作为本实施例的优选，在所述储料箱内设有搅拌叶片，储料箱上设有可视化窗口。

作为本实施例的优选，所述泵送系统包括第一软管、输送泵和第二软管；所述储料箱通过第一软管与所述输送泵相连通，所述进料口通过第二软管与输送泵相连通。

作为本实施例的优选，在所述第二软管上设有软管阀门。

作为本实施例的优选，所述浆液回收系统包括浆料汇流区，在所述浆料汇流区内设有浆料汇流器，所述浆料汇流区通过回收软管与浆液回收箱相连通。

作为本实施例的优选，在所述浆料汇流区的下部设有过滤系统，经过过滤系统过滤后的浆液回流到浆液回收箱内。

本发明实施例提供一种大幅面陶瓷快速成型的上料控制方法，具体包括以下步骤：

S1、软管阀门开启，第二刮刀逆时针运动至高于出料口，泵送系统工作将料仓内的陶瓷浆料运送至浆料缓冲腔；

S2、在直线电机驱动下，刮刀系统沿着水平运动，第一刮刀将浆料铺平，同时将多余的浆料运送至浆料汇流区，软管阀门关闭；

S3、激光扫描系统对打印平台内的陶瓷浆料进行激光扫描，使陶瓷材料浆液发生聚合交联固化反应；

S4、软管阀门重新开启，第二刮刀顺时针运动至初始位置，第一刮刀顺时针运动至高于出料装置，刮刀系统沿水平运动，第二刮刀将浆料铺平，同时将多余的浆料运送至浆料汇流区，软管阀门关闭。

作为本实施例的优选，在所述步骤S2中，陶瓷浆料需将浆料缓冲腔内充满，直至有少量浆料溢出后，刮刀系统运行。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明所述的大幅面陶瓷快速成型装置及其上料控制方法采用密封装置与浆料隔离的方式，有效避免了由于浆料对密封件的腐蚀作用，增加设备的整体寿命，同时将出料与双刮刀结合在一起，能有效减少驱动源，往返刮料装置，极大的提升了成型效率高，可靠性高的优点，同时出料装置与浆料缓冲腔结合的模式有效的保证了陶瓷大幅面成型时，浆料流量不均匀，甚至出不了料的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明大幅面陶瓷快速成型装置的整体结构示意图；

图2是本发明所述刮刀系统的结构示意图。

图中所示：1、载料平台，2、储料箱，3、刮刀系统，3.1、支撑板，3.2、第一刮刀，3.3、第二刮刀，4、浆料回收系统，4.1、浆料汇流区，4.2、浆料汇流器，4.3、回收软管，4.4、浆液回收箱，5、打印平台，6、浆料缓存腔，7、进料口，8、出料口，9、直线轨道，10、可视化窗口，11、第一软管，12、输送泵，13、第二软管，14、软管阀门。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1至2所示，本发明实施例提供一种大幅面陶瓷快速成型装置，具体包括用于承载陶瓷浆料打印的载料平台1，在载料平台的下方设有用于存储陶瓷浆料的储料箱2，在本实施例中，在储料箱2上设有一个可视化窗口10可实时观察陶瓷浆料的剩余量，同时在储料箱2内还设有搅拌叶片(图中未标示)及位置感应器等。在载料平台1上一侧设有刮刀系统3(设置在载料平台1上的左侧部位)，另一侧设有浆液回收系统4(设置在载料平台1上的右侧部位)。在载料平台1的中间位置设有打印平台5(参见图1中的圆形区域)，在载料平台1的一侧设有直线轨道9，在进行陶瓷成型打印时，刮刀系统3在直线轨道9上做往复直线运动，将载料平台1上多余的陶瓷浆料刮到浆液回收系统4内。

参见图1至2所示，在本实施例中，刮刀系统3包括用于支撑刮刀的支撑板3.1(沿着载料平台1横向设置)，在支撑板3.1的底部转动连接有第一刮刀3.2和第二刮刀3.2。在第一刮刀3.2和第二刮刀3.3之间安装有与支撑板3.1连接的浆料缓存腔6，支撑板3.1上设有与浆料缓存腔6相连通的进料口7，所述进料口7通过泵送系统与储料箱2相连，在浆料缓存腔6的下部设有出料口8。在本实施例中，将进料口7和出料口8均设置在支撑板3.1上，陶瓷浆料和刮平的动作同时进行，保证了其出料与刮平同时进行。在本实施例中，在浆料缓存腔6上设有分流通道(图中未标示，类似于布水器结构)，通过分流通道保证了浆料进入到浆料缓存腔里的均匀性，有效地防止了因为陶瓷浆料的高粘度性，造成的在后续刮刀进行刮平的时候，由于打印层厚过大，材料的高粘度使得打印的平整性降低。同时，将出料口与浆料缓冲腔结合的模式有效的保证了陶瓷大幅面成型时，浆料流量不均匀，甚至出不了料的问题，使得陶瓷浆料完美地充满型腔，不会产生气体层的问题。

参见图2所示，进一步的在本实施例中，在第一刮刀3.2和第二刮刀3.2的背部均安装有微型电机(图中未标示)，通过微型电机驱动第一刮刀3.2和第二刮刀3.2在竖直方向上顺时针或逆时针转动(可实现刮刀的上下移动)，保证了出料口8在刮刀(第一刮刀3.2或第二刮刀3.2运行时)进行水平刮平的过程中出料的稳定性和均匀性。

参见图1所示，泵送系统主要包括第一软管11、输送泵12和第二软管13；其中，储料箱2通过第一软管11与输送泵12相连通，进料口7通过第二软管13与输送泵12相连通，在第二软管13上设有软管阀门14。在本实施例中，通过泵送上料方式解决了由于陶瓷浆料高粘度产生的驱动力不足的问题，使其能顺畅出料，通过软管阀门14控制出料流量，保证进料流量均匀，保证后续的打印精度。

参见图1所示，在本实施例中，其中，浆液回收系统4包括浆料汇流区4.1，在浆料汇流区4.1内设有浆料汇流器4.2，浆料汇流区4.2通过回收软管4.3与浆液回收箱4.4相连通。在浆料汇流区4.1的下部设有过滤系统(图中未标示)，经过过滤系统过滤后的浆液回流到浆液回收箱4.4内。置于浆料汇流区4.1内的浆料汇流器4.2在进行回收的过程中在浆料汇流区4.1内运动，将陶瓷浆料送到过滤系统内。

根据前面所介绍的大幅面陶瓷快速成型装置，在本发明实施例中，提供一种大幅面陶瓷快速成型的上料控制方法，具体包括以下步骤：

第一步、将第二软管13上的软管阀门14开启，第二刮刀3.3逆时针运动至略高于出料口8上方的位置，泵送系统持续工作，将储料箱2内的陶瓷浆料运送至浆料缓冲腔7内，直到陶瓷浆料将浆料缓冲腔7内充满，有少量浆料溢出为止。

第二步、在直线电机(图中未标示)驱动下，刮刀系统沿着水平运动，位于出料口8后方的第一刮刀3.3将陶瓷浆料在载料平台1上铺平，同时将多余的陶瓷浆料刮送至浆料汇流区4.1，此时，将软管阀门14关闭。

第三步、激光扫描系统(图中未标示)对打印平台5上的陶瓷浆料进行激光扫描，使陶瓷材料浆液发生聚合交联固化反应。

第四步、将软管阀门14开启，第二刮刀3.3顺时针运动至初始位置，第一刮刀3.2顺时针运动至略高于出料口8，刮刀系统沿水平运动，第二刮刀3.3将陶瓷浆料铺平，同时将多余的浆料刮送至浆料汇流区4.1内，软管阀门14关闭。

在整个陶瓷浆液上料的过程中，浆料回收系统4始终在持续的运行，具体的浆料汇流器4.2向下运动，浸入浆料汇流区4.1内的陶瓷浆料中，将多余的陶瓷浆料经由回收软管4.3运输至浆液回收箱4.4内。

为尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种大幅面陶瓷快速成型装置，包括载料平台(1)，其特征在于：在所述载料平台(1)的下方设有储料箱(2)；在所述载料平台(1)上一侧设有刮刀系统(3)，另一侧设有浆液回收系统(4)；在所述载料平台(1)的中间位置设有打印平台(5)；在所述载料平台(1)的一侧设有直线轨道(9)，刮刀系统(3)可以在直线轨道(9)上做往复运动；

所述刮刀系统(3)包括支撑板(3.1)，在所述支撑板(3.1)的底部转动连接有第一刮刀(3.2)和第二刮刀(3.3)；所述第一刮刀(3.2)和第二刮刀(3.3)之间设有与支撑板(3.1)连接的浆料缓存腔(6)；所述支撑板(3.1)上设有与浆料缓存腔(6)相连通的进料口(7)，所述进料口(7)通过泵送系统与储料箱(2)相连；所述浆料缓存腔(6)的下部设有出料口(8)。

2.根据权利要求1所述的大幅面陶瓷快速成型装置，其特征在于：在所述储料箱(2)内设有搅拌叶片，储料箱(2)上设有可视化窗口(10)。

3.根据权利要求2所述的大幅面陶瓷快速成型装置，其特征在于：所述泵送系统包括第一软管(11)、输送泵(12)和第二软管(13)；所述储料箱(2)通过第一软管(11)与所述输送泵(12)相连通，所述进料口(7)通过第二软管(13)与输送泵(12)相连通。

4.根据权利要求3所述的大幅面陶瓷快速成型装置，其特征在于：在所述第二软管(13)上设有软管阀门(14)。

5.根据权利要求1所述的大幅面陶瓷快速成型装置，其特征在于：所述浆液回收系统(4)包括浆料汇流区(4.1)，在所述浆料汇流区(4.1)内设有浆料汇流器(4.2)，所述浆料汇流区(4.1)通过回收软管(4.3)与浆液回收箱(4.4)相连通。

6.根据权利要求5所述的大幅面陶瓷快速成型装置，其特征在于：在所述浆料汇流区(4.1)的下部设有过滤系统，经过过滤系统过滤后的浆液回流到浆液回收箱(4.4)内。

7.一种大幅面陶瓷快速成型的上料控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、软管阀门开启，第二刮刀逆时针运动至高于出料口，泵送系统工作将料仓内的陶瓷浆料运送至浆料缓冲腔；

S2、在直线电机驱动下，刮刀系统沿着水平运动，第一刮刀将浆料铺平，同时将多余的浆料运送至浆料汇流区，软管阀门关闭；

S3、激光扫描系统对打印平台内的陶瓷浆料进行激光扫描，使陶瓷材料浆液发生聚合交联固化反应；

S4、软管阀门重新开启，第二刮刀顺时针运动至初始位置，第一刮刀顺时针运动至高于出料装置，刮刀系统沿水平运动，第二刮刀将浆料铺平，同时将多余的浆料运送至浆料汇流区，软管阀门关闭。

8.根据权利要求7所述的大幅面陶瓷快速成型的上料控制方法，其特征在于：在所述步骤S2中，陶瓷浆料需将浆料缓冲腔内充满，直至有少量浆料溢出后，刮刀系统运行。