CN110027082A - 激光3d打印陶瓷工件的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光3D打印陶瓷工件的装置和方法，涉及3D打印装置技术领域。所述装置包括机架，所述机架内设置有内嵌式微型电脑以及ARM单片机，所述微型电脑与所述ARM单片机之间通过串口连接，所述微型电脑通过接口电路与以太网进行连接，所述微型电脑内设置有备选的陶瓷3D工件图形和数字雕刻工具，所述支架的下侧设有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上设置有打印载台，所述打印载台上侧的支架上固定有浆料槽，所述浆料槽上侧的支架上设有刮刀组件，所述刮刀组件的上侧设有激光扫描系统。所述装置和方法可实现更快、更柔性化地自助定制3D陶瓷工件打印，使打印出的工件能够满足个性化需求。

Description

激光3D打印陶瓷工件的装置及方法
技术领域
本发明涉及3D打印装置技术领域，尤其涉及一种激光3D打印陶瓷工件的装置。
背景技术
3D打印是一种以数字模型为驱动源，通过逐层打印的方式来构造物体空间形态的快速成型技术，现有技术中的3D打印装置无法完成少量多样私人定制的变化趋势，使用不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可实现更快、更柔性化地自助定制3D陶瓷工件打印的激光3D打印陶瓷工件的装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种激光3D打印陶瓷工件的装置，其特征在于：包括机架，所述机架内设置有内嵌式微型电脑以及ARM单片机，所述微型电脑与所述ARM单片机之间通过串口连接，所述微型电脑通过接口电路与以太网进行连接，所述微型电脑内设置有备选的陶瓷3D工件图形和数字雕刻工具，所述支架的下侧设有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠竖直设置，伺服电机的动力输出端与所述滚珠丝杠的一端连接，所以伺服电机的控制端与伺服电机驱动器的控制输出端连接，所述伺服电机驱动器的控制信号输入端与所述ARM单片机的控制信号输出端连接，所述滚珠丝杠上设置有打印载台，所述ARM单片机通过伺服电机驱动器控制伺服电机驱动所述滚珠丝杠转动，转动的滚珠丝杠带动所述打印载台上下运动；所述打印载台上侧的支架上固定有浆料槽，所述浆料槽上侧的支架上设有刮刀组件，所述刮刀组件受控于所述ARM单片机，用于在ARM单片机的控制下进行浆料涂抹和刮平；所述刮刀组件的上侧设有激光扫描系统，所述激光扫描系统受控于激光控制器，所述激光控制器受控于所述ARM单片机，ARM单片机通过激光控制器控制所述激光扫描系统对浆料槽内的浆料进行扫描。
进一步的技术方案在于：所述装置还包括光栅尺，所述光栅尺与所述滚珠丝杠平行设置，与所述ARM单片机的信号输入端连接，用于感知所述打印载台的高度信息。
进一步的技术方案在于：所述刮刀组件包括气缸和刮刀，所述刮刀固定在所述气缸的动力输出端上，所述气缸受控于所述ARM单片机。
本发明还公开了一种激光3D打印陶瓷工件的方法，其特征在包括如下步骤：
用户通过内嵌式微型电脑选取待打印的陶瓷工件模型；
利用数字雕刻机手动雕刻选取的陶瓷工件模型，使待打印的陶瓷工件具备个性化；
生成支付码，用户扫描支付完成后把陶瓷粉末粉沫与二氧化硅溶胶混合形成浆料倒入浆料槽；
利用切层软件将陶瓷工件模型切割成多幅二维图像；
控制所述刮刀组件将浆料涂抹和刮平；
控制激光扫描系统对浆料扫描固化；
控制所述打印载台下降，完成最下层陶瓷工件模型的打印，依次循环上述步骤从下到上完成每一层陶瓷模型的打印。
进一步的技术方案在于：所述生成的支付码为微信二维支付码或支付宝二维支付码。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述装置能够根据自选的三维数字模型，利用数字雕刻机客制化设计微信支付后，通过逐层打印的方式快速构造实体，实现更快、更柔性化地自助定制3D陶瓷产品的打印，使打印出的工件能够满足个性化需求，并通过在线支付的方法后能够实现装置的共享，使其更适合推广使用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述装置的结构示意图；
图2是本发明实施例所述装置的电气原理框图；
图3是本发明实施例所述方法的流程图；
其中：1、机架2、内嵌式微型电脑3、滚珠丝杠4、伺服电机驱动器5、打印载台6、浆料槽7、激光扫描系统8、激光控制器9、光栅尺10、气缸11、刮刀。
具体实施方式
下面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的一部分实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1和图2所示，本发明实施例公开了一种激光3D打印陶瓷工件的装置，包括机架1，所述机架1内设置有内嵌式微型电脑2以及ARM单片机，所述微型电脑与所述ARM单片机之间通过串口连接，所述微型电脑通过接口电路与以太网进行连接，所述微型电脑内设置有备选的陶瓷3D工件图形和数字雕刻工具，所述数字雕刻工具用于对所述陶瓷3D工件图形进行修改，使所述陶瓷3D工件图形具备个性化。
所述支架1的下侧设有滚珠丝杠3，所述滚珠丝杠3竖直设置，伺服电机的动力输出端与所述滚珠丝杠3的一端连接，所以伺服电机的控制端与伺服电机驱动器4的控制输出端连接，所述伺服电机驱动器4的控制信号输入端与所述ARM单片机的控制信号输出端连接，所述滚珠丝杠3上设置有打印载台5，所述ARM单片机通过伺服电机驱动器4控制伺服电机驱动所述滚珠丝杠3转动，转动的滚珠丝杠3带动所述打印载台5上下运动。
所述打印载台4上侧的支架上固定有浆料槽6，所述浆料槽6上侧的支架上设有刮刀组件，所述刮刀组件受控于所述ARM单片机，用于在ARM单片机的控制下进行浆料涂抹和刮平；所述刮刀组件的上侧设有激光扫描系统7，所述激光扫描系统7受控于激光控制器8，所述激光控制器8受控于所述ARM单片机，ARM单片机通过激光控制器8控制所述激光扫描系统7对浆料槽6内的浆料进行扫描。
进一步的，如图1所示，所述装置还包括光栅尺9，所述光栅尺9与所述滚珠丝杠3平行设置，与所述ARM单片机的信号输入端连接，用于感知所述打印载台5的高度信息，所述ARM单片机通过光栅尺9实现打印载台的移动测量，实现闭环控制，
进一步的，如图1所示，所述刮刀组件包括气缸10和刮刀11，所述刮刀11固定在所述气缸10的动力输出端上，所述气缸10受控于所述ARM单片机。需要说明的是，所述刮刀组件中，所述气缸10还可以使用油缸进行替换。
所述微型电脑通过以太网实现陶瓷3D工件图形的选择和下载，微型电脑通过网络生成微信二维支付码并确认是否支付成功，微型电脑通过内置的数字雕刻机实现对陶瓷3D工件图形的改变，微型电脑利用切层软件将陶瓷模型切成二维图像通过串口传送给ARM单片机。ARM单片机通过电磁阀控制气缸左右运动带动刮刀实现浆料涂抹和刮平，通过伺服电机控制打印载台的上下移动，并通过光栅尺实现打印载台的移动测量实现闭环控制，ARM单片机根据3D陶瓷产品切成的二维图数据控制激光扫描系统实现对浆料扫描固化。
如图3所示，本发明还公开了一种激光3D打印陶瓷工件的方法，包括如下步骤：
用户通过内嵌式微型电脑2选取待打印的陶瓷工件模型；
利用数字雕刻机手动雕刻选取的陶瓷工件模型，使待打印的陶瓷工件具备个性化；
生成支付码，用户扫描支付完成后把陶瓷粉末粉沫与二氧化硅溶胶混合形成浆料倒入浆料槽6；进一步的，所述生成的支付码可以为微信二维支付码或支付宝二维支付码；
利用切层软件将陶瓷工件模型切割成连续的多幅二维图像；
控制所述刮刀组件将浆料涂抹和刮平；
控制激光扫描系统7对浆料扫描固化；
控制所述打印载台下降，完成最下层陶瓷工件模型的打印，依次循环上述步骤从下到上完成每一层陶瓷模型的打印。
所述装置和方法能够根据自选的三维数字模型，利用数字雕刻机客制化设计微信支付后，通过逐层打印的方式快速构造实体，实现更快、更柔性化地自助定制3D陶瓷产品的打印。使打印出的工件能够满足个性化需求，并通过在线支付的方法后能够实现装置的共享，使其更适合推广使用。

Claims (5)

1.一种激光3D打印陶瓷工件的装置，其特征在于：包括机架(1)，所述机架(1)内设置有内嵌式微型电脑(2)以及ARM单片机，所述微型电脑与所述ARM单片机之间通过串口连接，所述微型电脑通过接口电路与以太网进行连接，所述微型电脑内设置有备选的陶瓷3D工件图形和数字雕刻工具，所述支架(1)的下侧设有滚珠丝杠(3)，所述滚珠丝杠(3)竖直设置，伺服电机的动力输出端与所述滚珠丝杠(3)的一端连接，所以伺服电机的控制端与伺服电机驱动器(4)的控制输出端连接，所述伺服电机驱动器(4)的控制信号输入端与所述ARM单片机的控制信号输出端连接，所述滚珠丝杠(3)上设置有打印载台(5)，所述ARM单片机通过伺服电机驱动器(4)控制伺服电机驱动所述滚珠丝杠(3)转动，转动的滚珠丝杠(3)带动所述打印载台(5)上下运动；所述打印载台(4)上侧的支架上固定有浆料槽(6)，所述浆料槽(6)上侧的支架上设有刮刀组件，所述刮刀组件受控于所述ARM单片机，用于在ARM单片机的控制下进行浆料涂抹和刮平；所述刮刀组件的上侧设有激光扫描系统(7)，所述激光扫描系统(7)受控于激光控制器(8)，所述激光控制器(8)受控于所述ARM单片机，ARM单片机通过激光控制器(8)控制所述激光扫描系统(7)对浆料槽(6)内的浆料进行扫描。
2.如权利要求1所述的激光3D打印陶瓷工件的装置，其特征在于：所述装置还包括光栅尺(9)，所述光栅尺(9)与所述滚珠丝杠(3)平行设置，与所述ARM单片机的信号输入端连接，用于感知所述打印载台(5)的高度信息。
3.如权利要求1所述的激光3D打印陶瓷工件的装置，其特征在于：所述刮刀组件包括气缸(10)和刮刀(11)，所述刮刀(11)固定在所述气缸(10)的动力输出端上，所述气缸(10)受控于所述ARM单片机。
4.一种使用如权利要求1-3中任意一项所述装置打印陶瓷工件的方法，其特征在包括如下步骤：
用户通过内嵌式微型电脑(2)选取待打印的陶瓷工件模型；
利用数字雕刻机手动雕刻选取的陶瓷工件模型，使待打印的陶瓷工件具备个性化；
生成支付码，用户扫描支付完成后把陶瓷粉末粉沫与二氧化硅溶胶混合形成浆料倒入浆料槽(6)；
利用切层软件将陶瓷工件模型切割成连续的多幅二维图像；
控制所述刮刀组件将浆料涂抹和刮平；
控制激光扫描系统(7)对浆料扫描固化，
控制所述打印载台下降，完成最下层陶瓷工件模型的打印，依次循环上述步骤从下到上完成每一层陶瓷模型的打印。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述生成的支付码为微信二维支付码或支付宝二维支付码。
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