CN112658283B - 一种基于微喷粘结工艺的打印装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微喷粘结工艺的打印装置及其使用方法，该装置包括固定设置在机床上的供粉箱和成型粉箱，供粉箱和成型粉箱的上方设置有铺粉棍子，铺粉棍子和供粉箱上表面接触，铺粉棍子和成型粉箱的上表面接触，铺粉棍子能够沿成型粉箱的长度方向移动；成型粉箱的上方设置有压板和喷头，压板能够沿着竖直方向移动，喷头能够沿着成型粉箱的宽度方向移动。该装置通过能够来回移动的铺粉棍子提高了打印效率、减少各运动机构空行程运动步调。压板为加强铺粉的致密度装置，通过该压板，使得打印过程增加了压实工艺，有效提高了制件的致密度。

Description

一种基于微喷粘结工艺的打印装置及其使用方法

【技术领域】

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种基于微喷粘结工艺的打印装置及其使用方法。

【背景技术】

3DP工艺又称喷射粘接工艺，喷射粘接工艺是一种基于离散堆叠思想和微滴喷射技术的增材制造方法，它先将粉末平整的铺设成一层极薄的粉末层，然后将相配的粘接剂在粉末层表面按需喷射沉积，从而粘结成三维实体的某一个截面的轮廓；通过不断重复铺粉和液滴沉积这两个步骤，所有截面之间粘结成型，最后堆积成三维实体制件。

现阶段存在的3DP工艺铺粉技术包括两种方式：上铺粉与平面铺粉。上铺粉工艺效率高，但是铺展的粉末层致密度非常低，导致成型的制件强度与粘接性能较低；平面铺粉效率较低，但是相较于上铺粉结构来说，其致密度有一定的提高。但是两种铺粉方式或得的打印件相较于类似原理的MIM成型工艺来说，其致密度非常低，远远达不到人们期望的结果。EXone公司采用上送粉机构，并用两个辊子分别进行铺展和压实，可以提高成型制件的致密度，但是存在上运动机构空行程时间，导致效率有所降低。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于微喷粘结工艺的打印装置及其使用方法，以解决现有技术中成型制件致密度低，运行效率低的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于微喷粘结工艺的打印装置，包括固定设置在机床上的供粉箱和成型粉箱，供粉箱和成型粉箱接触；供粉箱和成型粉箱的上方设置有铺粉棍子，铺粉棍子能够沿成型粉箱的长度方向移动；

成型粉箱的上方设置有压板和喷头，压板能够沿着竖直方向移动，喷头能够沿着成型粉箱的宽度方向移动。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述供粉箱和成型粉箱设置在粉末收集箱中。

优选的，所述铺粉棍子设置在推动杆上，推动杆的另一端和机床连接，推动杆的长度方向为成型粉箱的宽度方向。

优选的，所述压板的上部固定连接有压板升降机构，压板升降机构的上端和机床连接。

优选的，压板的面积和成型粉箱的横截面积相等。

优选的，所述喷头设置在喷头导向机构上，喷头和喷头导向机构滑动连接。

优选的，所述喷头导向机构包括两个支撑杆，两个支撑杆分别设置在成型粉箱两侧的上方；喷头滑动设置在两个支撑杆上。

优选的，所述喷头包括打印头，打印头为板状结构，打印头的两端分别一体连接有一个连接板，每一个连接板的上端和支撑杆滑动连接。

一种上述的基于微喷粘结工艺的打印装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，沿成型粉箱的长度方向，铺粉棍子将成型粉末从供粉箱推入至成型粉箱内平铺形成铺粉层，铺粉层的上表面高于成型粉箱的上表面；铺粉棍子在成型粉箱的第二侧。

步骤2，压板向下移动并停留设定时间后，压板向上移动并回到起始位置；

步骤3，铺粉棍子从成型粉箱的第二侧移动到供粉箱的第一侧；

步骤4，喷头从成型粉箱的后侧向前移动完成一层的打印；

步骤5，成型粉箱向下移动一层，供粉箱向上移动一层，重复步骤1-步骤3；

步骤6，喷头从成型粉箱的前侧向后移动完成一层的打印；

步骤7，重复步骤5和步骤6，直至完成打印。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种基于微喷粘结工艺的打印装置，该装置包括固定设置在机床上的供粉箱和成型粉箱，供粉箱和成型粉箱的上方设置有铺粉棍子，铺粉棍子和供粉箱上表面接触，铺粉棍子和成型粉箱的上表面接触，铺粉棍子能够沿成型粉箱的长度方向移动；成型粉箱的上方设置有压板和喷头，压板能够沿着竖直方向移动，喷头能够沿着成型粉箱的宽度方向移动。该装置通过能够来回移动的铺粉棍子提高了打印效率、减少各运动机构空行程运动步调。压板为加强铺粉的致密度装置，通过该压板，使得打印过程增加了压实工艺，有效提高了制件的致密度。

进一步的，设置有粉末收集箱，能够收集掉落的粉末。

进一步的，铺粉棍子通过推动杆实现沿着成型粉箱的长度方向移动。

进一步的，压板通过压板升降机构实现其沿竖直方向上下移动的目的。

进一步的，压板和成型粉箱的面积相等，保证压板能够将成型粉箱中所有的粉末压实。

进一步的，喷头通过喷头导向机构实现前后移动的目的。

进一步的，支撑杆和打印头形成凹陷结构，防止喷头和压板接触。

本发明还公开了一种基于微喷粘结工艺的打印装置的使用方法，该方法使得具有one-pass打印功能的打印头在进行完一次打印后，会在原位等待铺粉，等到铺粉完成以后再进行下一次的打印，周而复始，直至打印完成，该结构减少了喷头的空行程运动时间，大大提高了运动效率。该方法通过在普通3DP工艺流程当中增加了将粉末压实工艺，可以有效的提高打印粉末的密度，从而可以大幅度提高打印制件的致密度。该方法将3DP工艺进行优化，增加粉末压实工艺，可以增加打印件的致密度。

【附图说明】

图1为本发明的装置结构图；

图2为本发明的工艺流程图；

其中：1-铺粉辊子；2-喷头导向机构；3-喷头；4-压板升降机构；5-压板；6-成型粉箱；7-粉末收集箱；8-供粉箱；9-推动杆；2-1支撑杆；3-1-打印头；3-2连接板。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种基于微喷粘结工艺的打印装置及其使用方法，该打印装置包括铺粉辊子1、喷头导向机构2、喷头3、压板导向结构4、压板5、成型粉箱6、粉末收集箱7和8供粉箱。本发明中设定铺粉方向为整个机构的长度方向，打印方向为整个机构宽度方向，后面出现的长度方向和宽度方向均为该标准，不再赘述。

参见图1，整个打印装置设置在机床上，粉末收集箱7设置在机床上，粉末收集箱7中设置有供粉箱8和成型粉箱6，供粉箱8和成型粉箱6之间相邻且相接设置；供粉箱8和成型粉箱6的宽度相同，但长度不同，使得粉末能够完全的被推入至成型粉箱6中；沿图中从左向右的方向，供粉箱8的两侧分别为第一侧和第二侧，成型粉箱6的两侧分别为第一侧和第二侧，供粉箱8的第二侧和成型粉箱6的第一侧接触。供粉箱8的后端为推动杆9和机床连接的端部，另一端为供粉箱8的前端。供粉箱8和成型粉箱6的下部均连接有各自的升降机构。

推动杆9的后端和机床连接，机床上设置有移动机构能够带动推动杆9沿着长度方向移动，推动杆9的前端连接有铺粉棍子1，当机床上的移动机构带动推动杆9沿长度方向移动时，同时带动铺粉棍子1沿着长度方向移动，铺粉棍子1在供粉箱8和成型粉箱6的上方移动，铺粉棍子1能够将供粉箱8内的金属粉末推入至成型粉箱6中，同时将金属粉末铺平，多余的粉末掉落至粉末收集箱7中。

成型粉箱6的上方设置有压板5，压板5的面积和成型粉箱6的面积相等，使得压板5向下移动时，能够完全将成型粉箱6中的粉末压实；压板5的上表面固定连接有压板升降机构4，压板升降机构4的上方和机床连接，在机床的带动下，压板升降机构4能够相对机床做竖直方向的移动，同时带动压板5上下移动。

喷头3设置在喷头导向机构2上，喷头3和喷头导向机构2滑动连接；喷头导向机构2包括两个支撑杆2-1，两个支撑杆2-1分别设置在成型粉箱6两侧的上方，喷头3的长度方向为粉末收集箱7的宽度方向，喷头3滑动设置在两个支撑杆2-1上，喷头3包括打印头3-1，打印头3-1为竖直的板状结构，下部的打印端正对成型粉箱6的上方，打印头3-1的两端分别一体连接有一个连接板3-2，每一个连接板3-2的上端和支撑杆2-1滑动连接，两个支撑杆2-1的上端高于打印头3-1的上端，因此整个喷头3为一个凹陷的结构，该结构能够为压板5提供一定的空间，防止压板5向下移动时和喷头3接触，喷头3通过步进电机带动同步带移动。

上述所有的移动均通过步进电机电动移动带移动。

参见图2，上述装置的使用过程为：

步骤1，沿成型粉箱6的长度方向，铺粉棍子1将成型粉末从供粉箱8推入至成型粉箱6内平铺形成铺粉层，铺粉层的上表面高于成型粉箱6的上表面；这一步骤中，铺粉棍子1从成型粉箱6的第一侧移动到第二侧，然后铺粉棍子1在成型粉箱6的第二侧停留；

步骤2，压板5向下移动并停留设定时间后，将粉末进行压实，压实之后的粉末层厚度仍保留一定余量，压板5向上移动并回复到起始位置；

步骤3，铺粉棍子1从成型粉箱6的第二侧移动到供粉箱8的第一侧，将压实后的粉末余量刮平，多出的粉末掉落至粉末收集箱7中；

步骤4，具有Onepass成型功能的打印喷头3移动进行，从成型粉箱6的后侧向前移动完成一层的打印；

步骤5，成型粉箱6向下移动一层，供粉箱8向上移动一层，重复步骤1-步骤3；

步骤6，喷头3从成型粉箱6的前侧向后移动完成一层的打印；

步骤7，重复步骤5和步骤6，直至完成打印。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于微喷粘结工艺的打印装置的使用方法，其特征在于，

所述打印装置包括固定设置在机床上的供粉箱（8）和成型粉箱（6），供粉箱（8）和成型粉箱（6）接触；供粉箱（8）和成型粉箱（6）的上方设置有铺粉棍子（1），铺粉棍子（1）能够沿成型粉箱（6）的长度方向移动；

成型粉箱（6）的上方设置有压板（5）和喷头（3），压板（5）能够沿着竖直方向移动，喷头（3）能够沿着成型粉箱（6）的宽度方向移动；

所述打印装置的使用方法包括以下步骤：

步骤1，沿成型粉箱（6）的长度方向，铺粉棍子（1）将成型粉末从供粉箱（8）推入至成型粉箱（6）内平铺形成铺粉层，铺粉层的上表面高于成型粉箱（6）的上表面；铺粉棍子（1）在成型粉箱（6）的第二侧；

步骤2，压板（5）向下移动并停留设定时间后，压板（5）向上移动并回到起始位置；

步骤3，铺粉棍子（1）从成型粉箱（6）的第二侧移动到供粉箱（8）的第一侧；

步骤4，喷头（3）从成型粉箱（6）的后侧向前移动完成一层的打印；

步骤5，成型粉箱（6）向下移动一层，供粉箱（8）向上移动一层，重复步骤1-步骤3；

步骤6，喷头（3）从成型粉箱（6）的前侧向后移动完成一层的打印；

步骤7，重复步骤5和步骤6，直至完成打印。

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