CN112476702A - 陶泥复合材料打印机双喷头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶泥复合材料打印机双喷头装置，采用陶泥堆积喷头与纤维增强材料喷头配合的打印方式共同作用，打印成型。相对于采用单一陶泥堆积喷头进行工作，此方法可获得较高强度的产品，并增强了产品的塑韧性。有效地解决了普通陶泥3D打印机所生产的产品强度，塑韧性不足的缺点，对材料强度，韧性要求较高的产品提供了一种可行的办法。
Description
技术领域
本发明属于3D打印机技术领域，特别是涉及陶瓷3D打印机。
背景技术
3D打印技术是一种新兴的增材制造技术，它采用逐层堆积的原理，每层按照既定的打印路径铺放材料，最终堆积形成三维零件。目前使用陶瓷材料用于3D打印已成为一种新兴的3D打印工艺。其基础工艺原理是将陶瓷粉体与机粘结剂相混合，经挤出机构做成丝，经过挤出体的逐层堆积后，获得陶瓷件生坯，然后通过粘结剂的去除和陶瓷生坯的烧结，最终得到较高致密度的陶瓷零件。该工艺方式使用的挤出式打印，过程较稳定，剪切和摩擦较小。
对于挤出式陶瓷3D打印机打印的产品，随着科学技术的发展，行业与个人迫切需要一项更加可专属化，强度韧性等机械性能要求更高的产品。因此，急需提供一种双喷头挤出式陶瓷3D打印机及其打印方法，以解决现有技术的不足。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
采用双喷头的3D打印机设计，使用由气压式结构组成的陶泥堆积喷头与纤维丝挤出机构相连接纤维增强喷头。以一定的组合方式进行3D打印，获得具有较高强度的产品。整个实体打印的过程中，交替使用陶泥材料和纤维增强材料，使得3D打印模型满足一定强度、塑韧性等要求。
所述陶泥堆积喷头和纤维增强材料喷头固定连接于水平运动系统上，二者水平相齐，所述水平运动系统安装于机架里，通过同步传送带的方式用于实现打印喷头在水平平面的二维运动，所述陶泥堆积喷头与陶泥料桶下端通孔相连接并将陶泥料桶放置于固定保护筒内，陶泥料桶上端与空压机连通，所述纤维增强材料喷头由挤出机构构成，挤出机构由驱动轮、从动轮、散热器、加热区、喷嘴组成，纤维增强丝料通过转轴固定在机架后方的原料盒内以送入挤出机构；
所述的运动系统包括X、Y、Z三轴，X、Y轴构成水平运动系统，其通过同步传送带的方式传动，Z轴构成垂直运动系统，其通过丝杆上下垂直运动。
所述控制系统架底部，用于接收具有分区信息的切片文件，分别与运动系统、陶泥堆积喷头以及纤维增强材料喷头通信连接；控制系统通过切片文件信息控制运动系统、陶泥堆积喷头以及纤维增强材料喷头协同工作。
进一步的，所述纤维增强丝料采用预先制作出来的短纤维增强复合材料，为丝状，可缠绕成卷。
进一步的，所述陶泥料筒储存精制的陶瓷泥料，陶瓷泥料受空压机产生的高压驱动，进入打印喷头中。
进一步的，所述陶泥堆积喷头和纤维增强材料喷头不在同一时刻挤出陶瓷泥料；且对于打印成型所需添加的支撑结构，由纤维增强材料喷头工作出料，逐层堆积成型。
本发明提供的陶泥复合材料打印机双喷头装置与现有技术相比，具有以下优点和有益效果:
第一，相对于普通3D陶泥打印机，本发明的陶瓷3D打印机采用陶泥堆积喷头和纤维增强材料喷头配合打印的方式，可以根据客户的要求专属定制其机械性能。
第二，本发明的陶泥复合材料打印机双喷头装置使用的两种材料配合使用，在陶泥基体基础上，纤维增强材料的加入能有效增加打印产品的强度和塑韧性。
第三，本发明的陶泥复合材料打印机双喷头装置结构简单，操作方便，可以大规模推广应用。
附图说明
图1为本发明所涉挤出式双喷头打印结构；
图2为本发明陶泥复合材料打印机双喷头装置的立体结构示意图；
图3为本发明陶泥复合材料打印机双喷头装置内部的陶泥料筒。
图中符号说明：
1、原料盒2、纤维增强丝料3、驱动轮4、陶泥堆积喷口5、纤维增强材料喷口6、固定保护筒7、陶泥料筒8、空压机9、散热器10、加热块11、陶泥料筒12、纤维增强材料喷头13、陶泥堆积喷头14、陶泥料盖15、通气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明；
如图1，所述纤维增强喷头通过原料盒1内的电机将纤维增强丝料2送出，经过驱动轮3挤压传送，经过加热区熔化送入喷头中在工作平台上进行打印。所述陶泥堆积喷头通过进气管与空压机8相连接，气体通过固定保护筒6内预先填好精制陶泥的陶泥料筒7挤出泥料，从而进行陶泥部分的打印。打印时，由陶泥堆积喷头13先出料，打印出第一层，再由纤维增强材料喷头12出料打印第二层，以强化打印件。如此往复，配合打印成型。具体打印方法由计算机编辑分层，输入控制系统，控制喷头完成指令。
Claims (6)
1.一种陶泥复合材料打印机双喷头装置，其特征在于:包括机架模块、运动系统、热床、喷头模块、送料模块、以及控制系统，其中，喷头模块包括陶泥堆积喷头和纤维增强材料喷头，所述陶泥堆积喷头和纤维增强材料喷头与运动系统相连接，双喷头水平相齐，与运动模块一同安装于机架里。所述陶泥堆积喷头与陶泥料桶下端通孔相连接并将陶泥料桶放置于固定保护筒内，陶泥料桶上端与空压机连通，所述纤维增强材料喷头由挤出机构送料出料，挤出机构由驱动轮、从动轮、散热器、加热区、喷嘴组成，纤维增强丝料通过转轴固定在机架后方的原料盒内以送入挤出机构；所述热床用于放置打印产品。所述控制系统架底部，用于接收具有分区信息的切片文件，分别与运动系统、陶泥堆积喷头以及纤维增强材料喷头通信连接；控制系统通过切片文件信息控制运动系统、陶泥堆积喷头以及纤维增强材料喷头协同工作。
2.如权利要求1所述的一种陶泥复合材料打印机双喷头装置，其特征在于:所述陶泥堆积喷头包括陶泥料桶、喷嘴、保护固定筒以及空压机接口，空压机接口连接进气管与空压机相连，驱动挤压陶泥料筒中的螺杆旋转，陶瓷泥料受挤压力的作用，均匀地从喷嘴中挤出；所述纤维增强材料喷头通过步进电机制动，将增强纤维丝料通过主动轮带动传动轮传动的方式传送至加热区处融化，然后通过喷嘴均匀送出。
3.如权利要求1所述的运动系统包括X、Y、Z三轴，X、Y轴通过同步传送带的方式传动，Z轴通过丝杆上下垂直运动。
4.如权利要求1-2所述的纤维增强丝料采用预先制作出来的短纤维增强复合材料，为丝状，可缠绕成卷。
5.如权利要求1所述的一种陶泥复合材料打印机双喷头装置，其特征在于:所述XY面运动模块包括X轴模块和Y轴模块。
6.如权利要求1所述的一种陶泥复合材料打印机双喷头装置，其特征在于:所述空压机出口处设有恒压保护装置。
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