CN110076873B - 一种基于3d打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置和方法。采用3D打印成型技术制作模具，使得模具的制作精度高，制作速度快，且可以快速形成不同的花纹图形，不必人工干预；其次使用的材料可以加热去除，使得本发明的模具可以重复利用；克服现有技术压印浮雕图案速度慢、精度低、成型率低的缺陷，分三步将制作，使得基坯致密，更加结实，同时使得制作中形成的浮雕牢固，不易掉落，且提高了制作速度；且整个制作下来的产品没有浇口，更加美观；二次浮雕印制过程中，利用了第一次已经成型的坯体，制作过程中无需过多的人工参与，保证了产出率、提高产出率、节约生产时间。

Description

一种基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置和方法

技术领域

本发明涉及陶瓷生产领域，尤其涉及一种基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置和方法。

背景技术

目前日用浮雕陶瓷所用的成型技术分为两种滚压技术和冷压技术，滚压技术通过利用雕刻阳模成型，成型过程中模具高速旋转，因表面花纹导致受力分散，成型率较低。冷压技术，利用外部压力直接成型，成型率高，但速度较慢，产出率低，无法满足大量生产要求。而且直接冷压成型的如果压力过大会导致浮雕不易脱模，而压力过小会导致浮雕形状不饱满。

申请号：201510045734.6公开了一种陶瓷坯体浮雕效果加工装置，包括：用于输送陶瓷坯体的输送单元；设置于所述输送单元的上方以对所述陶瓷坯体的表面进行辊压的辊压单元，所述辊压单元包括辊压筒和设置于所述辊压筒上的刮压刀片。采用本发明的陶瓷坯体浮雕效果加工装置，能够使产品纹理更富于变化。其分两步加工，但是在高速旋转中形成的浮雕图案极容易在制作过程中断裂变形。

申请号：201510322677.1公开一种浮雕玻璃陶瓷板的制备方法，制得的玻璃陶瓷板的一个表面产生所设定的凸出浮雕花纹图案，玻璃陶瓷板整体平整不变型，玻璃陶瓷板及浮雕花面图案光滑。但是其每次制作都需要制作一次模具，需要大量的制作模具的时间，且手工制作的精度不高。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题，提供一种基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置，其特征在于包括激光3D打印模块、模具组、成型平台和控制主机；

所述模具组包括至少3个模具，激光3D打印模块对每个模具内部进行3D打印修饰，模具可移动到成型平台上方并与成型平台组成成型腔，在成型腔内形成带有浮雕花样的陶瓷坯料，控制主机控制激光3D打印模块、模具组、成型平台的工作和移动。

装置还具体包括第一横轴、第二横轴；第二横轴安装于成型平台正上方，第一横轴安装在第二横轴正上方，第一横轴和第二横轴平行设置；

激光3D打印模块通过第一移动机构安装在第一横轴上，第一移动机构可以在第一横轴上横向移动；激光3D打印模块连接于第一移动机构下方设置有激光器和振镜；激光器设置于振镜上方，激光器输出的激光经过振镜反射后聚焦于振镜的正下方；

激光3D打印模块还包括第一供料管，第一供料管设安装于激光器上，第一供料管的出口对准激光聚焦位置，第一供料管用于提供进行3D打印的成型粉料；

模具组包括第一模具、第二模具、第三模具；第一模具、第二模具、第三模具均为斗状；第一模具为基坯成型模具；第二模具为附坯成型模具；第三模具为浮雕成型模具；第一模具通过第二移动机构安装在第二横轴上、第二模具通过第三移动机构安装在第二横轴上、第三模具通过第四移动机构安装在第二横轴上；第二移动机构、第三移动机构、第四移动机构均可以在垂直于第二横轴轴线的方向上转动；第二横轴可以沿着第二横轴轴线的方向移动；

第二横轴内部设置有第二供料管，第二供料管与第二横轴同轴设置，第二模具内部的底部设置有第二出料管，第二出料管的一端连接第二供料管，且可以在垂直于第二供料管轴线的方向上转动，第二出料管的另一端位于第二模具内；第二供料管和第二出料管用于在附坯成型时供应陶瓷成型材料。

成型平台可上下平移且可以沿着第二横轴轴线的方向平移；成型平台内设置有第三供料管，第三供料管设置有第三出料管，第三出料管一端连接第三供料管，第三出料管的另一端位于成型平台的平面上；第三出料管的管口垂直于成型平台，且第三出料管的管口高度与成型平台高度一致。

基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置进行日用浮雕陶瓷产品的成型的方法，该方法先形成基坯并压实，基坯为需要成型的陶瓷产品的基本形状；然后在基坯上需要制作浮雕的位置附加一层附坯，附坯的压实力度小于基坯；最后使用带有浮雕形状的模具压实附坯和基坯，得到日用浮雕陶瓷产品的待烧坯，并进行下一步的烧制。

制作待烧坯包括如下步骤：

步骤1、模具修饰

首先在控制主机中导入成型的陶瓷产品形状的3D数据模型，控制主机根据数据模型自动生成3D打印修饰模型，3D打印修饰模型为需要在模具内部进行3D打印的形状的3D数据模型；

第一模具、第二模具、第三模具均转动至开口向上的位置，激光3D打印模块依次移动到第一模具、第二模具、第三模具的上方，在第一模具内部进行3D打印形成制作基坯的成型模具；在第二模具内部进行3D打印形成制作附坯的成型模具，打印时预留第二出料管的出口；在第三模具内部进行3D打印形成制作浮雕的成型模具；3D打印过程中第一供料管进行供料；

步骤2、基坯制作

第一模具转动180°，开口向下并对准第三出料管的管口，成型平台上移并与第一模具接触，第一模具和成型平台之间形成制作基坯的空间；

第三出料管向第一模具和成型平台之间注料，注料具有压力，使得形成的基坯被压实；

基坯形成后停止注料，成型平台水平移动使得第三出料管的管口位于第一模具和成型平台形成的空间之外，成型平台下移，使得基坯离开第一模具；

步骤3、附坯制作

第二模具转动180°，开口向下并对准基坯，成型平台上移并与第二模具接触，第二模具和成型平台上方的基坯之间形成制作附坯的空间；

第二出料管向第一模具和基坯之间注料，注料具有压力，使得形成的附坯被压实，但是压实程度低于基坯；

附坯形成后停止注料，成型平台下移，使得附坯离开第二模具；

步骤4、浮雕制作

第三模具转动180°，开口向下并对准基坯，成型平台上移并与第三模具接触，第三模具压紧附坯，并在附坯上形成浮雕花样；

成型平台下移离开第三模具。

3D打印的材料可以被加热去除，使得第一模具、第二模具、第三模具可以重复使用。

本发明的有益效果为：

本发明采用3D打印成型技术制作模具，使得模具的制作精度高，制作速度快，且可以快速形成不同的花纹图形，不必人工干预；其次使用的材料可以加热去除，使得本发明的模具可以重复利用；克服现有技术压印浮雕图案速度慢、精度低、成型率低的缺陷，分三步将制作，使得基坯致密，更加结实，同时使得制作中形成的浮雕牢固，不易掉落，且提高了制作速度；且整个制作下来的产品没有浇口，更加美观；二次浮雕印制过程中，利用了第一次已经成型的坯体，制作过程中无需过多的人工参与，保证了产出率、提高产出率、节约生产时间。

附图说明

被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明的方法步骤示意图。

具体实施方式

本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。

实施例1

结合图1，一种基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置，其特征在于包括激光3D打印模块、模具组、成型平台3和控制主机；

所述模具组包括至少3个模具，激光3D打印模块对每个模具内部进行3D打印修饰，模具可移动到成型平台3上方并与成型平台3组成成型腔，在成型腔内形成带有浮雕花样的陶瓷坯料，控制主机控制激光3D打印模块、模具组、成型平台3的工作和移动。

装置还具体包括第一横轴1、第二横轴2；第二横轴2安装于成型平台3正上方，第一横轴1安装在第二横轴2正上方，第一横轴1和第二横轴2平行设置；

激光3D打印模块通过第一移动机构11安装在第一横轴1上，第一移动机构11可以在第一横轴1上横向移动；激光3D打印模块连接于第一移动机构11下方设置有激光器12和振镜13；激光器12设置于振镜13上方，激光器12输出的激光经过振镜13反射后聚焦于振镜13的正下方；

激光3D打印模块还包括第一供料管14，第一供料管14设安装于激光器12上，第一供料管14的出口对准激光聚焦位置，第一供料管14用于提供进行3D打印的成型粉料；

模具组包括第一模具21、第二模具23、第三模具25；第一模具21、第二模具23、第三模具25均为斗状；第一模具21为基坯41成型模具；第二模具23为附坯42成型模具；第三模具25为浮雕成型模具；第一模具21通过第二移动机构22安装在第二横轴2上、第二模具23通过第三移动机构24安装在第二横轴2上、第三模具25通过第四移动机构26安装在第二横轴2上；第二移动机构22、第三移动机构24、第四移动机构26均可以在垂直于第二横轴2轴线的方向上转动；第二横轴2可以沿着第二横轴2轴线的方向移动；

第二横轴2内部设置有第二供料管27，第二供料管27与第二横轴2同轴设置，第二模具23内部的底部设置有第二出料管28，第二出料管28的一端连接第二供料管27，且可以在垂直于第二供料管27轴线的方向上转动，第二出料管28的另一端位于第二模具23内；第二供料管27和第二出料管28用于在附坯42成型时供应陶瓷成型材料。

成型平台3可上下平移且可以沿着第二横轴2轴线的方向平移；成型平台3内设置有第三供料管31，第三供料管31设置有第三出料管32，第三出料管32一端连接第三供料管31，第三出料管32的另一端位于成型平台3的平面上；第三出料管32的管口垂直于成型平台3，且第三出料管32的管口高度与成型平台3高度一致。

实施例2

结合图2，基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置进行日用浮雕陶瓷产品的成型的方法，该方法先形成基坯41并压实，基坯41为需要成型的陶瓷产品的基本形状；然后在基坯41上需要制作浮雕的位置附加一层附坯42，附坯42的压实力度小于基坯41；最后使用带有浮雕形状的模具压实附坯42和基坯41，得到日用浮雕陶瓷产品的待烧坯43，并进行下一步的烧制。

制作待烧坯包括如下步骤：

步骤1、模具修饰

首先在控制主机中导入成型的陶瓷产品形状的3D数据模型，控制主机根据数据模型自动生成3D打印修饰模型，3D打印修饰模型为需要在模具内部进行3D打印的形状的3D数据模型；

第一模具21、第二模具23、第三模具25均转动至开口向上的位置，激光3D打印模块依次移动到第一模具21、第二模具23、第三模具25的上方，在第一模具21内部进行3D打印形成制作基坯41的成型模具；在第二模具23内部进行3D打印形成制作附坯42的成型模具，打印时预留第二出料管28的出口；在第三模具25内部进行3D打印形成制作浮雕的成型模具；3D打印过程中第一供料管14进行供料；

步骤2、基坯41制作

第一模具21转动180°，开口向下并对准第三出料管32的管口，成型平台3上移并与第一模具21接触，第一模具21和成型平台3之间形成制作基坯41的空间；

第三出料管32向第一模具21和成型平台3之间注料，注料具有压力，使得形成的基坯41被压实；

基坯41形成后停止注料，成型平台3水平移动使得第三出料管32的管口位于第一模具21和成型平台3形成的空间之外，成型平台3下移，使得基坯41离开第一模具21；

步骤3、附坯42制作

第二模具23转动180°，开口向下并对准基坯41，成型平台3上移并与第二模具23接触，第二模具23和成型平台3上方的基坯41之间形成制作附坯42的空间；

第二出料管28向第一模具21和基坯41之间注料，注料具有压力，使得形成的附坯42被压实，但是压实程度低于基坯41；

附坯42形成后停止注料，成型平台3下移，使得附坯42离开第二模具23；

步骤4、浮雕制作

第三模具25转动180°，开口向下并对准基坯41，成型平台3上移并与第三模具25接触，第三模具25压紧附坯42，并在附坯42上形成浮雕花样；

成型平台3下移离开第三模具25。

3D打印的材料5可以被加热去除，使得第一模具21、第二模具23、第三模具25可以重复使用。

第二出料管和第三出料管的个数均为两个，使得注料更加均匀。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置，其特征在于包括激光3D打印模块、模具组、成型平台（3）和控制主机；

所述模具组包括至少3个模具，激光3D打印模块对每个模具内部进行3D打印修饰，模具可移动到成型平台（3）上方并与成型平台（3）组成成型腔，在成型腔内形成带有浮雕花样的陶瓷坯料，控制主机控制激光3D打印模块、模具组、成型平台（3）的工作和移动；

装置还具体包括第一横轴（1）、第二横轴（2）；第二横轴（2）安装于成型平台（3）正上方，第一横轴（1）安装在第二横轴（2）正上方，第一横轴（1）和第二横轴（2）平行设置；

激光3D打印模块通过第一移动机构（11）安装在第一横轴（1）上，第一移动机构（11）可以在第一横轴（1）上横向移动；激光3D打印模块连接于第一移动机构（11）下方设置有激光器（12）和振镜（13）；激光器（12）设置于振镜（13）上方，激光器（12）输出的激光经过振镜（13）反射后聚焦于振镜（13）的正下方；

激光3D打印模块还包括第一供料管（14），第一供料管（14）设安装于激光器（12）上，第一供料管（14）的出口对准激光聚焦位置，第一供料管（14）用于提供进行3D打印的成型粉料；

模具组包括第一模具（21）、第二模具（23）、第三模具（25）；第一模具（21）、第二模具（23）、第三模具（25）均为斗状；第一模具（21）为基坯（41）成型模具；第二模具（23）为附坯（42）成型模具；第三模具（25）为浮雕成型模具；第一模具（21）通过第二移动机构（22）安装在第二横轴（2）上、第二模具（23）通过第三移动机构（24）安装在第二横轴（2）上、第三模具（25）通过第四移动机构（26）安装在第二横轴（2）上；第二移动机构（22）、第三移动机构（24）、第四移动机构（26）均可以在垂直于第二横轴（2）轴线的方向上转动；第二横轴（2）可以沿着第二横轴（2）轴线的方向移动；

第二横轴（2）内部设置有第二供料管（27），第二供料管（27）与第二横轴（2）同轴设置，第二模具（23）内部的底部设置有第二出料管（28），第二出料管（28）的一端连接第二供料管（27），且可以在垂直于第二供料管（27）轴线的方向上转动，第二出料管（28）的另一端位于第二模具（23）内；第二供料管（27）和第二出料管（28）用于在附坯（42）成型时供应陶瓷成型材料。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置，其特征在于：

成型平台（3）可上下平移且可以沿着第二横轴（2）轴线的方向平移；成型平台（3）内设置有第三供料管（31），第三供料管（31）设置有第三出料管（32），第三出料管（32）一端连接第三供料管（31），第三出料管（32）的另一端位于成型平台（3）的平面上；第三出料管（32）的管口垂直于成型平台（3），且第三出料管（32）的管口高度与成型平台（3）高度一致。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于3D打印的日用浮雕陶瓷产品的成型装置进行日用浮雕陶瓷产品的成型的方法，该方法先形成基坯（41）并压实，基坯（41）为需要成型的陶瓷产品的基本形状；然后在基坯（41）上需要制作浮雕的位置附加一层附坯（42），附坯（42）的压实力度小于基坯（41）；最后使用带有浮雕形状的模具压实附坯（42）和基坯（41），得到日用浮雕陶瓷产品的待烧坯（43），并进行下一步的烧制。

4.根据权利要求3所述的进行日用浮雕陶瓷产品的成型的方法，其特征在于制作待烧坯包括如下步骤：

步骤1、模具修饰

首先在控制主机中导入成型的陶瓷产品形状的3D数据模型，控制主机根据数据模型自动生成3D打印修饰模型，3D打印修饰模型为需要在模具内部进行3D打印的形状的3D数据模型；

第一模具（21）、第二模具（23）、第三模具（25）均转动至开口向上的位置，激光3D打印模块依次移动到第一模具（21）、第二模具（23）、第三模具（25）的上方，在第一模具（21）内部进行3D打印形成制作基坯（41）的成型模具；在第二模具（23）内部进行3D打印形成制作附坯（42）的成型模具，打印时预留第二出料管（28）的出口；在第三模具（25）内部进行3D打印形成制作浮雕的成型模具；3D打印过程中第一供料管（14）进行供料；

步骤2、基坯（41）制作

第一模具（21）转动180°，开口向下并对准第三出料管（32）的管口，成型平台（3）上移并与第一模具（21）接触，第一模具（21）和成型平台（3）之间形成制作基坯（41）的空间；

第三出料管（32）向第一模具（21）和成型平台（3）之间注料，注料具有压力，使得形成的基坯（41）被压实；

基坯（41）形成后停止注料，成型平台（3）水平移动使得第三出料管（32）的管口位于第一模具（21）和成型平台（3）形成的空间之外，成型平台（3）下移，使得基坯（41）离开第一模具（21）；

步骤3、附坯（42）制作

第二模具（23）转动180°，开口向下并对准基坯（41），成型平台（3）上移并与第二模具（23）接触，第二模具（23）和成型平台（3）上方的基坯（41）之间形成制作附坯（42）的空间；

第二出料管（28）向第一模具（21）和基坯（41）之间注料，注料具有压力，使得形成的附坯（42）被压实，但是压实程度低于基坯（41）；

附坯（42）形成后停止注料，成型平台（3）下移，使得附坯（42）离开第二模具（23）；

步骤4、浮雕制作

第三模具（25）转动180°，开口向下并对准基坯（41），成型平台（3）上移并与第三模具（25）接触，第三模具（25）压紧附坯（42），并在附坯（42）上形成浮雕花样；

成型平台（3）下移离开第三模具（25）。

5.根据权利要求4所述的进行日用浮雕陶瓷产品的成型的方法，其特征在于：

3D打印的材料（5）可以被加热去除，使得第一模具（21）、第二模具（23）、第三模具（25）可以重复使用。

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