CN112659557A - 一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其加热位置准确、加热效果好，打印出的器件质量高。其包括工作台装置、加热器装置、粉末供给装置和薄膜热敏打印头，所述加热器装置设置于所述打印设备的工作台装置的上方，其特征在于：所述加热器装置为平板型加热器，对应设有用于监测平板型加热器的传感器，实时监测其温度；所述平板型加热器滑动吊装于加热器移动台，控制系统控制所述平板型加热器的温度和控制所述平板型加热器在所述加热器移动台上水平方向位移，所述平板型加热器的可移动距离大于所述工作台装置的打印区域的宽度，所述平板型加热器随着打印区域的变化相应移动。
Description
技术领域
本发明涉及打印快速成型设备技术领域，尤其涉及一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统。
背景技术
零件的增材制造或称快速成形、三维打印在复杂结构零件的成形和特殊材料的成形方面有很大的优势。该工艺通常采用高能电子束或者激光束作为热源，逐层烧结或熔化材料，使材料逐层堆积成形。典型的工艺有激光选区烧结（Selective Laser Sintering,SLS）、激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM）和电子束选区熔化（Electron BeamSelective Melting, EBSM）等。
选择性热敏打印快速成型设备是采用热敏打印头来固化尼龙或塑料等高分子粉末材料的一种快速成型设备，采用热敏打印头替代昂贵的激光束或高能电子束，热敏打印头由一排细小的热敏电阻排列而成，通常单个热敏电阻的尺寸为0.1~0.25mm，通过控制热敏电阻电路的通断来控制热敏电阻的温度，通电时电阻的瞬时温度可达200~250度左右，与发热热敏电阻接触的微量粉末在较短的时间内被熔化，当热敏电阻断电后，熔化后的粉末快速凝固形成一个固化的微实体。将制造零件每一层的数据转换为一条条平行线段，每一条线段又由不同的点组成，通过控制热敏打印头上对应的热敏电阻来加热固化对应的点，进而完成每一层粉末材料的固化，最终叠加成型需要制造的零件。
适用于热敏电阻打印的尼龙或塑料类粉末的熔化温度一般在200度左右，直接采用热敏打印头打印常温粉末时，加热时间长，成型效果差，因此，在打印前都会对粉末进行预加热，如图1现有的预加热仅是简单固定设置加热器330于打印设备的打印腔体上方，对整个打印腔体进行加热，导致在预热粉末的同时，也使得打印头及其它部件的温度升高，严重影响了设备的稳定性和运行精度，长时间的加热也导致粉末材料板结，铺粉不畅，影响打印成型质量。
发明内容
针对现有的仅简单设置加热管对粉末材料进行预加热的情况，长时间的加热使得粉末材料板结，铺粉不畅，影响打印成型质量的技术问题；本发明提供一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其加热位置准确、加热效果好，打印出的器件质量高。
其技术方案是这样的：一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其包括工作台装置、加热器装置、粉末供给装置和薄膜热敏打印头，所述加热器装置设置于所述打印设备的工作台装置的上方，其特征在于：所述加热器装置为平板型加热器，对应设有用于监测平板型加热器的传感器，实时监测其温度；所述平板型加热器滑动吊装于加热器移动台，控制系统控制所述平板型加热器的温度和控制所述平板型加热器在所述加热器移动台上水平方向位移，所述平板型加热器的可移动距离大于所述工作台装置的打印区域的宽度，所述平板型加热器随着打印区域的变化相应移动。
其进一步特征在于：
所述控制系统控制所述平板型加热器移动和所述薄膜热敏打印头移动匹配；
所述平板型加热器到所述工作台装置的距离为5mm-20mm之间；
所述控制系统控制所述加热器的温度在150度到170度之间；
所述平板型加热器内设置有均匀分布的加热丝和两个热电偶，控制系统控制所述加热丝的通断，通过检测所述热电偶的阻值来控制平板型加热器的温度；
所述加热器内的加热丝的上方设有陶瓷层，下方设有导热硅胶。
本发明提供的一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统中，通过设置可以移动的平板型加热器代替传统的固定的加热器，通过控制系统控制平板型加热器的位置根据打印需求在打印区域上合理加热、位移，对其进行预加热，预加热位置精确，减少对非打印区域的粉末进行加热，避免粉末板结，使得铺粉流畅，打印出的工件的质量高。
附图说明
图1是一种现有的热敏打印快速成型设备的结构示意图；
图2是一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统的结构示意图；
图3是一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统的平板型加热器的内部结构示意图；
图4是一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统的加热器分层的结构示意图；
图5是一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统的热敏打印头端部的热敏电阻的布局示意图；
图1和图2中T-C表示温度控制，P-C表示薄膜热敏打印头控制。
具体实施方式
在图2-5中，一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其包括工作台装置10、加热器装置30、粉末供给装置20和薄膜热敏打印头60，加热器装置30设置于打印设备的工作台装置10的上方；薄膜热敏打印头60上有一排热敏电阻601，在打印过程中，通过控制每一个热敏电阻的通断来控制电阻的温度，进而控制相应位置上粉末的固化；工作台装置10包括工作平台110和升降装置120；工作平台110上具有成形区域130；升降设置在工作平台110之下以升降工作平台110；工件40在成形区域130内成形；粉末供给装置20用于将粉末供给至成形区域130 ；粉末供给装置20包括粉末供给器210和粉末铺设器220；粉末供给器210将粉末供给至工作平台110的上表面上；粉末铺设器220设置在工作平台110上且可将粉末推送至成形区域130 内并铺平；加热器装置30为平板型加热器310，平板型加热器310内部有均匀分布的加热丝311和两个热电偶312组成，加热时控制系统通过控制加热丝311的通断来给工作面加热，通过检测热电偶312的阻值来控制平板型加热器310的温度在150度到170度之间；进而间接控制工作平台110上粉末的预热温度。加热器内的加热丝311的上方设有陶瓷层313，下方设有导热硅胶314，陶瓷材料用于阻挡热量向上散发，加热时导热硅胶314各个部位的温度均相同，形成均匀的加热面，平板型加热器310到工作台装置10的距离为5mm-20mm之间，保持较小的距离有利于加热快速、充分、有效；平板型加热器310对应设有用于监测平板型加热器310的传感器，实时监测其温度；平板型加热器310滑动吊装于加热器移动台320，控制系统控制平板型加热器310的温度和控制平板型加热器310在加热器移动台320上水平方向位移，平板型加热器310的可移动距离大于工作台装置10的打印区域的宽度，平板型加热器310随着打印区域的变化相应移动；控制系统控制平板型加热器310移动和薄膜热敏打印头60移动匹配，避免打印头位移不同步落入加热器下方，对其无意加热，保证了设备的稳定性、精确性，延长使用寿命。
开始工作时，粉末供给器210将诸如塑料粉末和/或尼龙粉末供给到工作平台110的上表面上；粉末铺设器220将这些粉末推送至成形区域130内并铺平；控制系统控制平板型加热器310移动到打印区域上方，控制其温度及滞留的时间对其进行预热；当达到预热温度后，工作台带动平板型加热器310向左侧运动，热敏打印头60也同步向左侧运动，此时热敏打印头60与平板型加热器310的移动速度相同，与平板型加热器310移动匹配，当热敏打印头60运动到指定位置时，热敏打印头60上至少一个热熔点对铺平在成形区域130内的粉末的至少一部分进行烧结成形，直至整个平面内需要烧结的点完成固化，控制平板型加热器310和热敏打印头60复位，升降装置120使工作平台110下降一个层高（例如，下降0.25mm），粉末供给器210上升可将粉末供给到工作平台110的上表面上；重复上述步骤，直至工件40成形完成。
这里需要说明的是，根据本发明的选择性热敏打印快速成型设备，可以通过计算机50来实现自动控制，T-C表示温度控制，P-C表示薄膜热敏打印头控制；例如，为工作台装置，粉末供给装置, 加热器，带动加热器运动的工作台和薄膜热敏打印头提供动力、电源等，自动控制工作台装置的升降、自动控制粉末供给装置向成形区域供给粉末、自动控制薄膜热敏打印头的烧结时间、烧结区域等；这对于本领域技术人员来说，是可以理解的。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，包括工作台装置、加热器装置、粉末供给装置和薄膜热敏打印头，所述加热器装置设置于所述打印设备的工作台装置的上方，其特征在于：所述加热器装置为平板型加热器，对应设有用于监测平板型加热器的传感器，实时监测其温度；所述平板型加热器滑动吊装于加热器移动台，控制系统控制所述平板型加热器的温度和控制所述平板型加热器在所述加热器移动台上水平方向位移，所述平板型加热器的可移动距离大于所述工作台装置的打印区域的宽度，所述平板型加热器随着打印区域的变化相应移动。
2.根据权利要求1所述的一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其特征在于：所述控制系统控制所述平板型加热器移动和所述薄膜热敏打印头移动匹配。
3.根据权利要求1或者2所述的一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其特征在于：所述控制系统控制所述加热器的温度在150度到170度之间。
4.根据权利要求3所述的一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其特征在于：所述平板型加热器到所述工作台装置的距离为5mm-20mm之间。
5.根据权利要求4 所述的一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其特征在于：所述平板型加热器内设置有均匀分布的加热丝和两个热电偶，控制系统控制所述加热丝的通断，通过检测所述热电偶的阻值来控制平板型加热器的温度。
6.根据权利要求5 所述的一种用于选择性热敏打印快速成型设备的新型加热系统，其特征在于：述加热器内的加热丝的上方设有陶瓷层，下方设有导热硅胶。
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