CN110883902A - 一种利用红外线灯干燥的陶瓷3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置，包括主框架，设置在主框架中的打印平台，设置在主框架上部的陶瓷打印装置，以及设置在主框架上的红外线灯，所述打印平台在所述主框架内可沿Z轴升降，所述陶瓷打印装置在所述主框架上部可沿X轴、Y轴移动，所述陶瓷打印装置包括打印针头，所述红外线灯对应所述打印针头高度固定于所述主框架上，结构合理，通过缓慢均匀降低陶瓷3D打印膏体中的水分，可以改善陶瓷3D打印中陶瓷膏体挤出成型质量，有效地对刚打印的部分进行烘干，为打印体量更大，结构更复杂，样式更多变的陶瓷3D打印机提供技术基础。

Description

一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其是一种加快成型的3D打印装置。

背景技术

陶瓷3D打印技术是将含水率较高的陶瓷膏体挤出后叠加成型为陶瓷部件。由于含水率较高的陶瓷膏体具有一定的流动性，若已打印的陶瓷部件结构过高，在重力因素的影响下，底层的陶瓷结构容易出现坍塌的现象，影响整体的打印效果。现有陶瓷3D打印机不能对刚打印好的陶瓷部件进行加固处理，少数利用额外设备只能对点或者局部进行处理，使局部结构含水率发生较大改变，收缩不均匀，导致打印后的陶瓷部件开裂。

发明内容

为了填补现有技术的空白，本发明提供一种利用红外线照射装置辅助陶瓷部件快速脱水成型的3D打印装置。

一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置，包括主框架，设置在主框架中的打印平台，设置在主框架上部的陶瓷打印装置，以及设置在主框架上的红外线灯，所述打印平台在所述主框架内可沿Z轴升降，所述陶瓷打印装置在所述主框架上部可沿X轴、Y轴移动，所述陶瓷打印装置包括打印针头，所述红外线灯对应所述打印针头高度固定于所述主框架上。

进一步，所述红外线灯包括支架、红外线灯外壳、灯管和保护格栅，所述红外线灯外壳通过支架固定在所述主框架上，所述灯管固定在所述外壳中，所述保护格栅固定在所述灯管外侧，所述红外线灯的加热面朝向所述陶瓷打印装置的打印针头位置。

进一步，所述红外线灯外壳内部还设置有反光罩。

进一步，所述陶瓷打印装置包括固定在主框架上的打印装置基座，以及固定在打印装置基座上的打印装置连接管，所述打印装置连接管的下端固定有打印针头，所述打印装置连接管的上端固定有步进电机，所述步进电机的输出端通过联轴器连接伸至所述打印装置连接管中的螺旋搅拌头，所述打印装置连接管还连接有输送陶瓷泥料的送料软管。

进一步，所述主框架包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和固定底座，所述Z轴移动机构固定在固定底座中，所述X轴移动机构和所述Y轴移动机构固定在固定底座上部。

进一步，所述Z轴移动机构包括设置在固定底座中沿Z轴布置的升降滑竿和升降螺旋杆，以及驱动升降螺旋杆的升降螺旋杆驱动电机，所述升降滑竿通过升降滑竿固定件固定在固定底座底部框架上，所述升降螺旋杆驱动电机通过电机固定件固定在固定底座底部框架上，所述升降螺旋杆通过连接器与电机相连，所述升降滑竿和所述升降螺旋杆分别穿过所述打印平台，所述升降螺旋杆驱动电机转动带动所述升降螺旋杆，进而驱动所述打印平台上下移动，实现所述打印平台在Z轴上的移动。

进一步，所述X轴移动机构包括X轴支撑架，所述Y轴移动机构包括Y轴支撑架，两个X轴支撑架和两个Y轴支撑架连接形成矩形框架，所述Y轴支撑架上装有Y轴滑杆，所述Y轴支撑架的两端分别设置有皮带转向座和皮带驱动电机，还设置有分别安装在两个Y轴滑杆上可沿着Y轴滑杆滑动的转向固定座，所述转向固定座里安装有转向轴、螺母和转向滚轮，还设置有通过转向滚轮改变方向的皮带，皮带驱动电机通过螺钉安装在电机支架上，电机支架固定在Y轴支撑架末端，皮带驱动电机上端装有皮带驱动轮， X轴滑块安装在X轴滑杆上，X轴滑杆固定在转向固定座上，陶瓷打印装置通过打印装置基座固定在X轴滑块上，皮带的末端固定在X轴滑块上，在皮带驱动电机的驱动下整个陶瓷打印装置可以实现在X轴和Y轴上的滑动。

进一步，所述Y轴支撑架端部设置的皮带转向座包括皮带转向滑轮轴和皮带转向滑轮，所述皮带转向座下方设置有分别朝向X轴滑杆延伸方向和Y轴滑杆延伸方向布置的X轴距离感应器和Y轴距离感应器，用来测量判定陶瓷打印装置在坐标轴中的位置。

进一步，还包括固定在主框架上的操作装置，所述操作装置包括操作盒，所述操作盒侧面设有SD卡读取口，正面装有显示屏，显示屏旁有设有操作旋钮，操作旋钮上有显示LED灯。

进一步，还包括电源系统，所述电源系统包括电源盒，电源盒左侧设置有电源开关，中间设置有电源显示灯，右侧设置有电源插口，它们都通过电源盒固定螺丝孔固定在电源盒上，电源盒通过电源盒连接螺丝孔连接在主框架上。

本3D打印装置由多个部分组成。其中红外线灯是将钨丝伸入充气的石英管中构成。钨丝在交流电压作用下发热并加热石英管中的气体，由此产生红外线电磁波。红外线向外辐射，可以用来加热。红外线灯灯管装在红外线灯外壳内，外面装有红外线灯保护格栅，防止异物碰到灯管烫伤。红外线灯外壳侧面有红外线灯开关，控制红外线灯的启闭。红外线灯由固定螺丝安装在支架上。支架有安装长螺丝安装固定在机器的上部。红外线灯的背部设有散热孔，有利于红外线灯的背部散热。

本3D打印装置设有陶瓷打印装置，陶瓷打印装置由步进电机驱动，步进电机通过联轴器与螺旋搅拌头相连，螺旋搅拌头插在打印装置连接管中，由步进电机带动螺旋搅拌头在打印装置连接管中旋转，将陶瓷泥料旋转挤出，步进电机通过电机固定螺栓固定在打印装置连接管上，送料软管斜插在打印装置连接管上，打印装置连接管通过螺钉螺母与打印装置基座相连。打印装置基座通过基座固定螺钉与本发明装置主体相连。打印针头安装在打印装置连接管的底部。

本3D打印装置由X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和固定底座构成本发明装置的主框架，底部的固定底座上装有与地面接触的橡皮脚。

本3D打印装置中下部由多个部件组成，升降滑杆通过滑杆固定件固定在底部的支撑架上。电机通过电机固定件固定在底部支撑架上。升降螺旋杆通过连接器与电机相连，打印平台上的平台侧板安装在升降滑杆和升降螺旋杆之上。打印平台安装在两侧的平台侧板之上。通过电机转动带动升降螺旋杆，实现打印平台的上下移动。

本3D打印装置顶部装有X轴支撑架、Y轴支撑架，X轴支撑架、Y轴支撑架上装有X轴滑杆、Y轴滑杆。转向固定座安装在Y轴滑杆上，可沿着Y轴滑杆滑动。转向固定座里安装有转向、轴螺母和转向滚轮，皮带通过转向滚轮改变方向。皮带驱动电机通过螺钉安装在电机支架上，电机支架固定在Y轴支撑架末端。皮带驱动电机上端装有皮带驱动轮，用来驱动皮带的运动。X轴滑块安装在X轴滑杆上，皮带的末端固定在X轴滑块上。在皮带的驱动下整个打印装置可以实现在X轴滑杆和Y轴滑杆上滑动。打印装置固定座通过滑块螺钉安装在X轴滑块上。

本发明的有益效果是：本技术方案利用红外线照射装置散发的红外线电磁波，缓慢、均匀的将陶瓷3D打印件中的水分去除，由于红外线灯不会对陶瓷打印件造成直接的触碰，不会影响3D陶瓷打印件的结构，红外线灯加热速度较快，效率高，热传递快，对控制装置反应灵敏，结构紧凑，重量轻，能够短时间使部分陶瓷膏体水分散失，达到固化的效果，且在机架周向设置有所述红外线照射装置可保证对陶瓷3D打印件周向同时加热除水，防止因为红外线灯对陶瓷3D打印件的局部加热，使单一部分的陶瓷结构含水率快速降低，而其它部分水分散失缓慢，从而出现收缩率不同导致3D陶瓷打印件开裂、坍塌等现象的出现。红外线灯的安装高度与打印头的高度齐平，不会影响已打印结构的含水率过分降低。该装置能有效的提高陶瓷打印件的稳定程度。本发明装置通过缓慢均匀降低陶瓷3D打印膏体中的水分，可以改善陶瓷3D打印中陶瓷膏体挤出成型质量。本技术方案中的机构有效地对刚打印的部分进行烘干，为可以打印体量更大，结构更复杂，样式更多变的陶瓷3D打印机提供技术基础。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是红外线灯的结构示意图；

图3是操作装置的结构示意图；

图4是电源系统的结构示意图；

图5是陶瓷打印装置的结构示意图；

图6是主框架的结构示意图；

图7是X轴支撑架和Y轴支撑架的结构示意图；

图8是X轴支撑架和Y轴支撑架的局部结构示意图。

附图说明：1001 支架、1002 红外线灯外壳、1003 红外线灯灯管、1004 红外线灯保护格栅、1005 安装长螺钉、1006 固定螺钉、1007 红外线灯开关、1008 散热孔、2001 操作盒、2002 SD卡读取口、2003 显示屏、2004 显示LED灯、2005 操作旋钮、3001 电源开关、3002 电源盒、3003 电源显示灯、3004 电源盒固定螺丝孔、3005 电源插口、3006 电源盒连接螺丝孔、4001 步进电机、4002 联轴器、4003 螺旋搅拌头、4004 打印装置基座、4005 基座固定螺钉、4006 送料软管、4007 电机固定螺栓、4008 打印装置连接管、4009 螺母、4010螺钉、4011 打印针头、5001 升降滑杆、5002 滑杆固定件、5003 电机、5004 打印平台、5005平台侧板、5006 升降螺旋杆、5007 连接器、5008 电机固定件、6001 X轴支撑架、6002 Y轴滑杆、6003 皮带、6004 Y轴距离感应器、6005 皮带转向滚轮轴、6006 皮带转向座、6007 皮带转向滚轮、6008 Y轴支撑架、6009 X轴滑杆、6010 X轴距离感应器、7001 螺母、7002 转向固定座、7003 转向轴、7004 转向滚轮、7005 螺钉、7006 皮带驱动轮、7007 电机支架、7008皮带驱动电机、7009 滑块螺钉、7010 打印装置固定座、7011 X轴滑块、8001 Z轴支撑架、8002 固定底座、8003 橡皮脚。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

本发明涉及一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置，下面对本发明的优选实施例作进一步详细说明。为了便于描述，在本技术方案中，定义图1中操作装置所在端为前面及下端，电源系统在侧面，陶瓷打印装置所在位置为上端，并且规定操作装置所在的梁沿X轴方向，沿3D打印装置高度方向为Z轴方向，与X轴、Z轴垂直的即为Y轴方向。

如图1至图8所示，一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置，一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置，包括主框架，设置在主框架中的打印平台，设置在主框架上部的陶瓷打印装置，以及设置在主框架上的红外线灯，所述打印平台在所述主框架内可沿Z轴升降，所述陶瓷打印装置在所述主框架上部可沿X轴、Y轴移动，所述陶瓷打印装置包括打印针头，所述红外线灯对应所述打印针头高度固定于所述主框架上。对应所述打印针头高度的意思为红外线灯，尤其是其内部的红外线灯管的设置高度与打印针头大致平齐或者在一定上下范围内，使得打印针头刚打印的陶瓷结构件处于红外线灯的照射范围内，从而提高干燥效率。

进一步，所述红外线灯包括支架、红外线灯外壳、灯管和保护格栅，所述红外线灯外壳通过支架固定在所述主框架上，所述灯管固定在所述外壳中，所述保护格栅固定在所述灯管外侧，所述红外线灯的加热面朝向所述陶瓷打印装置的打印针头位置。

为了提高加热效率，可选的，所述红外线灯外壳内部还设置有反光罩。所述反光罩的形态与设置的红外线灯管相适配，优选的，所述红外线灯管为长条形管状灯管，所述反光罩为均匀弯曲的反光面，使得打印平台的中心位置上方打印针头高度处处于热值高点范围，从而实现干燥效率提升，有利于加快打印速度。

所述陶瓷打印装置包括固定在主框架上的打印装置基座，以及固定在打印装置基座上的打印装置连接管，所述打印装置连接管的下端固定有打印针头，所述打印装置连接管的上端固定有步进电机，所述步进电机的输出端通过联轴器连接伸至所述打印装置连接管中的螺旋搅拌头，所述打印装置连接管还连接有输送陶瓷泥料的送料软管。打印装置连接管设置有陶瓷泥料分支圆筒,圆筒的分支部分与送料软管连接, 分支部分未采用垂直于打印装置连接管分布，而且朝上方倾斜，与连接管之间呈现30度的夹角，使送料更加的顺畅，打印时陶瓷材料从送料软管通过压力流入分支部分的腔体内,然后通过螺旋搅拌头挤出。

进一步，所述主框架包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和固定底座，所述Z轴移动机构固定在固定底座中，所述X轴移动机构和所述Y轴移动机构固定在固定底座上部。

所述Z轴移动机构包括设置在固定底座中沿Z轴布置的升降滑竿和升降螺旋杆，以及驱动升降螺旋杆的升降螺旋杆驱动电机，所述升降滑竿通过升降滑竿固定件固定在固定底座底部框架上，所述升降螺旋杆驱动电机通过电机固定件固定在固定底座底部框架上，所述升降螺旋杆通过连接器与电机相连，所述升降滑竿和所述升降螺旋杆分别穿过所述打印平台，所述升降螺旋杆驱动电机转动带动所述升降螺旋杆，进而驱动所述打印平台上下移动，实现所述打印平台在Z轴上的移动。

所述X轴移动机构包括X轴支撑架，所述Y轴移动机构包括Y轴支撑架，两个X轴支撑架和两个Y轴支撑架连接形成矩形框架，所述Y轴支撑架上装有Y轴滑杆，所述Y轴支撑架的两端分别设置有皮带转向座和皮带驱动电机，还设置有分别安装在两个Y轴滑杆上可沿着Y轴滑杆滑动的转向固定座，所述转向固定座里安装有转向轴、螺母和转向滚轮，还设置有通过转向滚轮改变方向的皮带，皮带驱动电机通过螺钉安装在电机支架上，电机支架固定在Y轴支撑架末端，皮带驱动电机上端装有皮带驱动轮， X轴滑块安装在X轴滑杆上，X轴滑杆固定在转向固定座上，陶瓷打印装置通过打印装置基座固定在X轴滑块上，皮带的末端固定在X轴滑块上，在皮带驱动电机的驱动下整个陶瓷打印装置可以实现在X轴和Y轴上的滑动。

所述Y轴支撑架端部设置的皮带转向座包括皮带转向滑轮轴和皮带转向滑轮，所述皮带转向座下方设置有分别朝向X轴滑杆延伸方向和Y轴滑杆延伸方向布置的X轴距离感应器和Y轴距离感应器，用来测量判定陶瓷打印装置在坐标轴中的位置。

为了方便对整个装置进行控制，还包括固定在主框架上的操作装置，所述操作装置包括操作盒，所述操作盒侧面设有SD卡读取口，正面装有显示屏，显示屏旁有设有操作旋钮，操作旋钮上有显示LED灯。

进一步，还包括电源系统，所述电源系统包括电源盒，电源盒左侧设置有电源开关，中间设置有电源显示灯，右侧设置有电源插口，它们都通过电源盒固定螺丝孔固定在电源盒上，电源盒通过电源盒连接螺丝孔连接在主框架上。

本3D打印装置包括横截面为矩形的机架以及安装在所述机架上的XYZ轴运动系统、送料装置、打印平台和控制装置，所述送料装置与所述XYZ轴运动系统活动连接实现所述送料装置在所述XYZ轴运动系统上沿XY轴运动，所述打印平台设置在所述送料装置出料口对应位置的下方并与所述XYZ轴运动系统活动连接实现所述打印平台在所述XYZ轴运动系统上沿Z轴运动，通过使送料装置可沿XY轴运动，使打印平台上可沿Z轴运动，进而使送料装置与所述打印平台配合时所述送料装置可在所述打印平台上打印出各种各样的陶瓷3D打印件。所述机架上还安装有红外线照射装置，所述红外线照射装置的照射端朝向所述送料装置出料口对由所述送料装置出料口出来的陶瓷膏体进行照射，利用红外线的热效应，使陶瓷膏体中的水分子加快分子运动，增加热运动能量，使自身达到蒸发条件，促使液态水分子转变为气态水分子，从而减少陶瓷膏体中的水分，使陶瓷膏体固化，陶瓷粉末分子之间的连接更加稳定，以增强已打印陶瓷3D打印件的整体稳定性，防止陶瓷3D打印件的坍塌。所述XYZ轴运动系统、送料装置和红外线照射装置分别与所述控制装置电连接，所述控制装置包括电源系统和操作系统，所述电源系统与所述操作系统电性连接，所述电源系统包括电源盒、电源开关、电源显示灯和电源插口，所述电源系统为整个装置供电，所述操作系统包括主控制器、SD卡读取口、操作旋钮、显示LED灯和显示屏，所述SD卡读取口用于插入SD卡，操作人员可通过观察所述显示屏来观察打印平台上陶瓷3D打印件的成型情况和所述陶瓷3D打印件的脱水情况，适时通过所述操作旋钮开启或关闭所述红外线灯照射装置。

红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在1毫米到760纳米之间，比红光长的非可见光。现代物理学称之为热射线。红外线波长较长，，给人的感觉是热的感觉，产生的效应是热效应，由于红外线能穿透到原子、分子的间隙，会使原子、分子的振动加快、间距拉大，即增加热运动能量，从宏观上看，物质在融化、在沸腾、在汽化，但物质的本质，原子、分子本身并没有发生改变，这就是红外线的热效应。红外线灯管，短波红外线灯，波长1.5微米以内，是一种高效的加热源，它有石英泡壳和钨丝，能避免管壁发黑和因此引起的光通下降，其效率高、热传递快、对控制装置反应灵敏，结构紧凑，重量轻，适于悬挂设置。红外线灯在均匀的区间内，有钨丝的支撑，以防止灯丝下垂。短波红外线灯比医用的长波红外线灯穿透力更强，对陶瓷打印件加热具有更好的效果，因此本技术方案采用短波红外线灯作为红外线照射装置的红外线灯。

作为优选，所述XYZ轴运动系统包括XY轴移动机构和Z轴移动机构，XY轴移动机构包括X轴支撑架和Y轴支撑架，Z轴移动机构也即上文所述的Z轴支撑架，所述XY轴移动机构设置在所述机架顶部，所述XY轴移动机构包括X轴支撑架、Y轴支撑架、X轴滑杆和Y轴滑杆，所述X轴支撑架设置有两条且互相平行，所述Y轴支撑架也设置有两条且互相平行，所述X轴支撑架和Y轴支撑架首尾依次连接构成一矩形框架，两条所述Y轴支撑架上分别设置有与所述Y轴支撑架平行的Y轴滑杆，所述矩形框架内部还设置有一条X轴滑杆，所述X轴滑杆分别与两条所述Y轴滑杆垂直，两条所述Y轴滑杆的端部分别设置有电机支架、皮带驱动电机和皮带驱动轮，同一Y轴滑杆上两端的所述皮带驱动轮上套有皮带，所述皮带驱动电机通过螺钉安装在所述电机支架上，所述皮带驱动电机驱动所述皮带驱动轮带动所述皮带转动。所述X轴滑杆两端分别设置有用于与所述Y轴滑杆滑动配合的滑动固定座，所述滑动固定座上部设置有与所述皮带配合的滚轮，所述滑动固定座下端与所述Y轴滑杆滑动配合，所述X轴滑杆通过其两端设置的所述滑动固定座实现沿所述Y轴滑杆滑动，所述X轴滑杆上还设置有送料装置固定座，所述送料装置固定座下端与所述X轴滑杆滑动配合，送料装置安装在所述送料装置固定座上，进而实现所述送料装置沿X轴、Y轴的运动。

所述Z轴移动机构包括升降滑竿、升降螺旋杆和升降螺旋杆驱动电机，所述升降滑竿通过升降滑竿固定件固定在机架底部框架上，所述升降螺旋杆驱动电机通过电机固定件固定在机架底部框架上，所述升降螺旋杆通过连接器与电机相连，所述升降滑竿和所述升降螺旋杆分别穿过所述打印平台，所述升降螺旋杆驱动电机转动带动所述升降螺旋杆，进而驱动所述打印平台上下移动，即实现所述打印平台在Z轴上的移动。由于所述打印平台设置于所述XY轴移动机构对应位置的下方，因此可保证无论送料装置在X轴与Y轴如何移动，打印平台均能成功承接所述送料装置出料口出来的陶瓷膏体原料，而送料装置可沿X轴和Y轴移动，打印平台可以沿Z轴移动，因此当打印陶瓷3D打印件时，可通过控制所述送料装置和打印平台的移动来打印出所需的陶瓷3D打印件。

作为优选，所述送料装置包括安装基座、储料腔、步进电机、联轴器、螺旋搅拌头、送料软管和打印针头，所述安装基座安装在所述XY轴移动机构上，具体为安装在所述XY轴移动机构的滑块上，所述储料腔与所述安装基座连接固定，所述安装基座为“L”形，其底部还开设有通孔，所述储料腔穿过所述通孔后储料腔与所述安装基座连接固定，所述储料腔上部设置有依次连接的所述步进电机、联轴器和螺旋搅拌头，步进电机带动联轴器进而带动与所述联轴器连接的螺旋搅拌头旋转，所述螺旋搅拌头与所述储料腔密封连接以保证所述储料腔内部原料不外泄，所述储料腔下部出料口连接所述打印针头，所述送料软管一端连接外部供料装置，另一端与所述储料腔连通。

作为优选，所述螺旋搅拌头下端为变螺距螺杆，所述变螺距螺杆上端粗螺距为20mm～30mm，下端细螺距为5mm～15mm，上端粗螺距能够保证快速将足够的陶瓷材料送到下端，下端细螺距能够保证陶瓷材料的充分搅拌防止出现气泡，保证从所述打印针头出来的陶瓷膏体不含气泡，保证后续成型的陶瓷3D打印件的品质。

作为优选，所述打印装置连接管上还设置有泥料真空回收装置，所述泥料真空回收装置包括铰接固定在所述打印装置连接管上的曲臂，驱动曲臂转动的驱动电机，以及设置在曲臂前段的真空吸附泵，所述真空吸附泵包括泵体，以及固定在泵体端部的硅胶膨胀囊体，所述硅胶膨胀囊体前端设置有与打印针头配合的锥形嘴，中部为膨胀腔，后端与泵体相连，泵体后段设置有带滤网的排气口，所述锥形嘴、膨胀腔和排气口形成一个气流通道，泥料真空回收装置工作时，驱动电机驱动曲臂转动，硅胶膨胀囊体转动到与打印针头想对，真空吸附泵工作时，锥形嘴收缩吸住打印针头，将打印针头内部残留的上一次打印甚至硬结的陶瓷泥料吸入膨胀腔中，然后驱动电机驱动曲臂回归原位，其优点首先可以避免上一次打印残留在打印针头中硬结的泥料堵塞打印针头，保证打印的顺利进行，也避免硬结的泥料影响下一次打印的质量，另外打印针头中残留的泥料属于额外的多余泥料，可能会影响下一次打印的精确度，影响打印质量，将其吸附回收有利于提高打印件的美观性和可靠性。

作为优选，所述储料腔上进料口位置设置有进料管，所述进料管相对于所述储料腔倾斜设置，所述进料管与所述储料腔竖直方向夹角为25度～35度，所述进料管连接所述送料软管，打印时陶瓷膏体原材料从送料软管通过压力流入进料管，再由倾斜设置的进料管流入储料腔并通过螺旋搅拌头挤出，倾斜设置的所述进料管可使送料更加顺畅，不会出现断料的情况。

作为优选，所述送料装置外壁涂覆有隔热材料，具体为在所述储料腔、打印针头和送料软管的外壁涂覆隔热材料，所述隔热材料可以由陶瓷微珠和树脂混合的反射型隔热涂料。由于所述机架周向都装有红外线灯，长时间的红外线烘烤会使送料装置外部升温，导致内部的陶瓷膏体也升温，水分散失出现变硬粘壁等现象，使陶瓷泥料的挤出不顺畅。为了阻断送料装置的热量传导，在送料装置外壁涂覆由陶瓷微珠和树脂混合的反射型隔热涂料用来反射红外线，隔绝温度，保证送料装置出料的流畅度。

作为优选，所述红外线照射装置中心与所述打印平台中心的直线距离不小于10厘米，且不大于40厘米。单个红外线灯有效的辐射范围是70厘米，但是由于红外线衰变较强，为了更好地去除陶瓷3D打印件中的水分，使照射陶瓷3D打印件时温度能达到60℃以上，必须将红外线灯安装在40厘米照射范围以内。且陶瓷3D打印件不能和红外线灯离过近，当陶瓷3D打印件离红外线灯小于10厘米时，陶瓷件会在5分钟内脱水，并出现裂纹。所以红外线灯的安装位置与打印平台中心的距离必须不小于10厘米且不大于40厘米，优选其距离在15厘米到35厘米之间，当打印较大物件时可以通过将红外线灯向外移动获取最好照射效果。

作为优选，所述红外线照射装置包括壳体、与壳体连接的支架和内置于壳体的红外线灯管，所述壳体正面朝向所述打印平台，即所述红外线照射装置照射端朝向所述打印平台，所述壳体背面通过所述支架与所述机架活动连接，所述壳体正面设置有红外线灯保护格栅，防止异物或操作人员碰到红外线灯管而烫伤。所述壳体侧面设置有红外线灯开关，操作人员可根据需要手动开启或关闭红外线照射装置，所述壳体背面还设置有散热孔，有利于壳体背部的散热。

作为优选，所述机架为矩形框架，所述红外线灯保护格栅的长度方向与所述机架的长度方向或宽度方向平行。所述壳体内部设置有两根互相平行的红外线灯管，所述红外线灯管的长度方向与所述红外线灯保护格栅的长度方向平行，两根红外线灯管之间位置朝向所述送料装置出料口。为保证所述红外线灯保护格栅不阻挡所述红外线灯管的照射效果，因此所述红外线灯管的排布方向与所述红外线灯保护格栅的长度方向平行，且为适应于在机架周向设置所述红外线照射装置，因此所述红外线灯保护格栅的长度方向、红外线灯管长度方向均与所述机架的长度方向或宽度方向平行，以保证红外线灯管发射出的红外线不被红外线灯保护格栅以及机架所阻挡。

作为优选，所述红外线照射装置通过螺钉安装固定在所述机架上，该螺钉为长螺钉，所述螺钉穿过所述支架连接所述壳体，通过所述支架将壳体安装在所述机架上，由于所述螺钉为长螺钉，所述红外线照射装置可通过调节所述螺钉固定位置来调节所述红外线照射装置固定位置，不仅可以使红外线照射装置靠近或远离所述机架，还可将设置在机架长度方向的红外线照射装置沿机架长度方向平移，将设置在机架宽度方向的红外线照射装置沿机架宽度方向平移，对应前述红外线照射装置中心与所述打印平台中心的直线距离不小于10厘米，且不大于40厘米的规定，即可根据陶瓷3D打印件的大小来对红外线照射装置的位置适当调整，以便符合红外线照射装置中心与所述打印平台中心的直线距离不小于10厘米，且不大于40厘米的规定。

作为优选，所述机架周向设置有所述红外线照射装置，优选在机架的前后左右安装4台红外线照射装置，任一红外线照射装置的照射端均朝向所述送料装置出料口，可以横向360度对陶瓷3D打印件进行加热除水工作，防止出现因为红外线灯对陶瓷3D打印件的一个侧面加热，使单一侧面的陶瓷3D打印件含水率快速降低，而其它部分水分散失缓慢，从而出现收缩率不同的情况，进而出现开裂、坍塌等现象的出现。

作为应用具体实施例，3D打印机尺寸600 *600*600mm，采用通用的XYZ轴的打印模式,打印头采用机械螺旋推杆挤出式。通过电机带动螺旋推杆，是螺旋推杆顺时针转动。气压将泥料推入打印装置连接管，再有螺旋推杆挤出。红外线灯的尺寸长宽高300*50*200mm，功率600w。 通过陶瓷3D打印机电源或者单独电源进行供电。红外线灯的安装位置在陶瓷3D打印机的上部，通过固定螺丝安装在支架上。支架有安装长螺丝安装固定在机器的XY轴上部的支撑架上。使红外线灯的照射纵向范围集中在打印头刚刚打印的部分，每个红外线灯内延中心线纵向对称安装有两个钨丝灯管，因此红外线灯的纵向中心位置为加热能力最强位置。由于刚打印出来的陶瓷膏体含水量最高，需要快速对刚打印的膏体进行除水，所以讲红外线灯纵向中心线对准陶瓷打印头的位置。

单个红外线灯有效的辐射范围是70cm，但是由于红外线衰变较强，为了更好地去除陶瓷结构件中的水分，使照射结构件时温度能达到60℃以上，必须将红外线灯安装在40cm范围以内。且陶瓷件不能和红外线灯离过近，当陶瓷件离红外线灯只有10cm时，陶瓷件会在5分钟内脱水，并出现裂纹。所以红外线灯的安装位置必须距离打印平台中心15-40cm的距离。陶瓷3D打印机的打印物件尺寸为300*300*400以内。当打印较大物件时可以通过调整安装长螺钉使支架远离XY轴上部的支撑架，将红外线灯向外移动获取最好照射效果。

优选四周都装有红外线灯，长时间的红外线烘烤会使打印装置外部升温，导致内部的陶瓷膏体也升温，水分散失出现变硬粘壁等现象，使陶瓷泥料的挤出不顺畅。为了阻断打印装置的热量传导，在打印装置的外表涂上陶瓷微珠和树脂混合的反射型隔热涂料，用来反射红外线，隔绝温度，使打印舒顺畅。

红外线灯安装在XY轴上部的支撑架上，当打印物件不是规整的旋转体时，可以将红外线灯的固定支架沿着支撑架横向小范围移动，使红外线灯的横向照射范围尽可能地覆盖到陶瓷结构件，以适应不同器型更好的对陶瓷结构件进行除水。因为打印挤出的陶瓷含水率较大需要快速将水分去除，而已经打印的陶瓷结构件在空气中会极为缓慢的散失水分，无需再用红外线灯进行照射。

优选每台陶瓷3D打印机前后左右装有4台红外线灯，可以横向360度对陶瓷结构件进行加热除水工作，防止出现因为红外线灯对陶瓷结构件的局部加热，使单一部分的陶瓷结构含水率快速降低，而其他部分水分散失缓慢，从而出现收缩率不同的情况，从而出现开裂、坍塌等现象的出现。

使用方法：在陶瓷3D打印件已打印约2厘米的高度后打开红外线照射装置，使红外线照射装置能够对刚打印的陶瓷3D打印件进行加热，中途打印过程中可以保持红外线灯的开启，在打印进度只剩5%以下时可以提前关闭红外线照射装置，利用余温进行加热，若在打印中途出现陶瓷3D打印件提早泛白或者出现轻微裂纹时，需要提前手动关闭红外线照射装置。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：包括主框架，设置在主框架中的打印平台，设置在主框架上部的陶瓷打印装置，以及设置在主框架上的红外线灯，所述打印平台在所述主框架内可沿Z轴升降，所述陶瓷打印装置在所述主框架上部可沿X轴、Y轴移动，所述陶瓷打印装置包括打印针头，所述红外线灯对应所述打印针头高度固定于所述主框架上。

2.根据权利要求1所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：所述红外线灯包括支架、红外线灯外壳、灯管和保护格栅，所述红外线灯外壳通过支架固定在所述主框架上，所述灯管固定在所述外壳中，所述保护格栅固定在所述灯管外侧，所述红外线灯的加热面朝向所述陶瓷打印装置的打印针头位置。

3.根据权利要求2所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：所述红外线灯外壳内部还设置有反光罩。

4.根据权利要求1所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：所述陶瓷打印装置包括固定在主框架上的打印装置基座，以及固定在打印装置基座上的打印装置连接管，所述打印装置连接管的下端固定有打印针头，所述打印装置连接管的上端固定有步进电机，所述步进电机的输出端通过联轴器连接伸至所述打印装置连接管中的螺旋搅拌头，所述打印装置连接管还连接有输送陶瓷泥料的送料软管。

5.根据权利要求1所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：所述主框架包括X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构和固定底座，所述Z轴移动机构固定在固定底座中，所述X轴移动机构和所述Y轴移动机构固定在固定底座上部。

6.根据权利要求5所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：所述Z轴移动机构包括设置在固定底座中沿Z轴布置的升降滑竿和升降螺旋杆，以及驱动升降螺旋杆的升降螺旋杆驱动电机，所述升降滑竿通过升降滑竿固定件固定在固定底座底部框架上，所述升降螺旋杆驱动电机通过电机固定件固定在固定底座底部框架上，所述升降螺旋杆通过连接器与电机相连，所述升降滑竿和所述升降螺旋杆分别穿过所述打印平台，所述升降螺旋杆驱动电机转动带动所述升降螺旋杆，进而驱动所述打印平台上下移动，实现所述打印平台在Z轴上的移动。

7.根据权利要求5所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：所述X轴移动机构包括X轴支撑架，所述Y轴移动机构包括Y轴支撑架，两个X轴支撑架和两个Y轴支撑架连接形成矩形框架，所述Y轴支撑架上装有Y轴滑杆，所述Y轴支撑架的两端分别设置有皮带转向座和皮带驱动电机，还设置有分别安装在两个Y轴滑杆上可沿着Y轴滑杆滑动的转向固定座，所述转向固定座里安装有转向轴、螺母和转向滚轮，还设置有通过转向滚轮改变方向的皮带，皮带驱动电机通过螺钉安装在电机支架上，电机支架固定在Y轴支撑架末端，皮带驱动电机上端装有皮带驱动轮， X轴滑块安装在X轴滑杆上，X轴滑杆固定在转向固定座上，陶瓷打印装置通过打印装置基座固定在X轴滑块上，皮带的末端固定在X轴滑块上，在皮带驱动电机的驱动下整个陶瓷打印装置可以实现在X轴和Y轴上的滑动。

8.根据权利要求7所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：所述Y轴支撑架端部设置的皮带转向座包括皮带转向滑轮轴和皮带转向滑轮，所述皮带转向座下方设置有分别朝向X轴滑杆延伸方向和Y轴滑杆延伸方向布置的X轴距离感应器和Y轴距离感应器，用来测量判定陶瓷打印装置在坐标轴中的位置。

9.根据权利要求1所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：还包括固定在主框架上的操作装置，所述操作装置包括操作盒，所述操作盒侧面设有SD卡读取口，正面装有显示屏，显示屏旁有设有操作旋钮，操作旋钮上有显示LED灯。

10.根据权利要求1所述的一种利用红外线灯干燥的陶瓷3D打印装置， 其特征在于：还包括电源系统，所述电源系统包括电源盒，电源盒左侧设置有电源开关，中间设置有电源显示灯，右侧设置有电源插口，它们都通过电源盒固定螺丝孔固定在电源盒上，电源盒通过电源盒连接螺丝孔连接在主框架上。

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