CN112776124A - 成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，包括固定基板、快拆基板、成型平台、料缸平台、供料缸、成型缸、第一液压缸、第二液压缸、连接管、刮刀、DLP投影仪、Z轴升降支架及上下连杆。快拆基板可拆装于固定基板，并与供料缸和成型缸连接；Z轴升降支架穿于固定基板；第一液压缸的缸体与固定基板固定，活塞杆与Z轴升降支架连接；上下连杆分别与Z轴升降支架和成型平台连接；第二液压缸的缸体与供料缸的下端可拆连接，料缸平台装于第二液压缸的活塞杆；连接管连接于第一液压缸和第二液压缸两者的缸体上，DLP投影仪与成型平台对齐，刮刀可做往复铺料运动；快速更换料缸结构方式可以减少材料的使用量和损耗量。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造领域，尤其涉及一种成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机。
背景技术
3D打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程以及其他领域都有所应用。
其中，对针对陶瓷材料的3D打印机来说，其在实验室环境中存在缺少可以打印较少材料量的高固含量陶瓷打印机。虽然，市面上现有的打印机可打印成型面积较大，这样会使得供料缸的容量需要匹配的增大，从而导致在材料实验前期存在需要配置大量材料的进行测试，因而无形中导致浪费的情况发生。尤其是在一些材料较贵同时量较少的情况下，可进行配置的材料量较少约为30ml，此时的市面上的打印机由于开机需要打印材料量较多一般在200ml以上，故无法实现打印完成测试。
因此，亟需一种成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机来克服上述的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，使得材料的使用量和损耗量达到最少，从而使得材料利用率达到更高。
为实现上述目的，本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机包括固定基板、快拆基板、成型平台、料缸平台、供料缸、成型缸、第一液压缸、第二液压缸、连接管、刮刀、DLP投影仪、Z轴升降支架及上下连杆。所述快拆基板从上方呈可拆卸地装配于所述固定基板，所述供料缸和成型缸各位于所述快拆基板的正下方并与所述快拆基板固定连接，所述供料缸与所述成型缸两者还沿所述固定基板的高度方向布置且彼此并排排列；所述Z轴升降支架位于所述成型缸的旁边并可上下升降地穿置于所述固定基板，所述第一液压缸位于所述固定基板的正下方，所述第一液压缸的缸体与所述固定基板固定连接，所述第一液压缸的活塞杆与所述Z轴升降支架装配连接，所述上下连杆位于所述固定基板的正下方，所述上下连杆的下端与所述Z轴升降支架装配连接，以使所述上下连杆和第一液压缸的活塞杆一起跟随所述Z轴升降支架做上下升降的运动；所述成型平台位于所述成型缸内并安装于所述上下连杆的上端，所述第二液压缸的缸体位于所述供料缸的正下方，所述第二液压缸的缸体还与所述供料缸的下端呈密封且可拆卸地装配连接，所述第二液压缸的活塞杆向上伸置于所述供料缸内，所述料缸平台安装于所述第二液压缸的活塞杆；所述连接管连接于所述第一液压缸和第二液压缸两者的缸体上，所述DLP投影仪位于所述固定基板的正下方并与所述成型平台对齐，所述刮刀位于所述固定基板的正下方，所述刮刀可沿水平方向于所述料缸平台与所述成型平台之间做往复铺料运动。
较佳地，所述固定基板开设有避让空间及在所述固定基板的上方包围所述避让空间的包围凹腔，所述快拆基板呈匹配地嵌设于所述包围凹腔并被所述包围凹腔的腔底壁所承托，所述供料缸和成型缸位于所述避让空间中。
较佳地，所述料缸平台与所述供料缸间隙配合，所述成型平台与所述成型缸间隙配合。
较佳地，所述成型平台开设有沿所述成型平台的四周方向布置并位于所述成型平台的侧壁处的弧形环槽和/或所述料缸平台开设有沿所述料缸平台的四周方向布置并位于所述料缸平台的侧壁处的弧形环槽。
较佳地，所述弧形环槽的横截面为半圆形。
较佳地，本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机还包括料缸平台插拔件，所述料缸平台的下端与所述第二液压缸的活塞杆彼此套装，所述料缸平台插拔件水平地插装于所述料缸平台的下端与所述第二液压缸的活塞杆两者的套装处。
较佳地，本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机还包括成型平台插拔件，所述成型平台的下端与所述上下连杆彼此套装，所述成型平台插拔件水平地插装于所述成型平台的下端与所述上下连杆两者的套装处。
较佳地，本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机还包括位于所述快拆基板的正下方并与所述快拆基板固定连接的回收料缸，所述回收料缸沿所述固定基板的高度方向布置并位于所述避让空间中，所述供料缸、成型缸及回收料缸三者沿水平方向依次排列成一行，所述刮刀可沿平行于所述供料缸、成型缸及回收料缸三者的排列方向于所述供料缸和回收料缸之间做往复铺料运动。
较佳地，所述刮刀的下端开设有向下的拱形缺槽。
较佳地，所述第二液压缸的缸体之上端套装有第一锁套座，所述第一锁套座通过第一锁固件与所述供料缸的下端可拆卸连接，所述第一液压缸的缸体之上端套装有第二锁套座，所述第二锁套座通过第二锁固件与所述固定基板可拆卸连接。
与现有技术相比，由于快拆基板从上方呈可拆卸地装配于固定基板，供料缸和成型缸各位于快拆基板的正下方并与快拆基板固定连接，供料缸与成型缸两者还沿固定基板的高度方向布置且彼此并排排列，使得快拆基板、供料缸和成型缸三者固成一体以形成成型仓，再结合供料缸的下端与第二液压缸的缸体呈密封且可拆卸地装配连接，因此，通过可快速更换备用可选不同尺寸的成型仓，解决了研发材料实验时材料配置量较少无法采用市面上普通打印机进行打印的情况；在材料配置测试阶段本打印机构可以采用最小的成型缸来实现最少10ml材料的打印测试，使材料利用率达到最大，材料的使用量和损耗量达到最少；当完成材料测试后，需要进行体积较大产品的打印制造时，可以更换配套的大号成型缸，大大的减少了材料开发实验阶段导致的材料配置失败及试错阶段的材料成本和人工成本。同时，通过可快速更换的供料缸，在打印完成某种材料后，可以点击暂停使设备暂停打印，把供料缸直接取出，更换其他材料，再点击继续打印即可实现快速多材料打印；再者，解决了占用空间体积最小的情况下，实现多材料打印。
附图说明
图1是本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机的立体结构示意图。
图2是图1所示的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机的立体分解结构示意图。
图3是本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机在另一角度时的立体结构示意图。
图4是图3所示的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机在另一角度时的立体结构示意图。
图5是本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机中的快拆基板、供料缸、成型缸、回收料缸、料缸平台、成型平台、上下连杆及活塞杆被过快拆基板的中心线的平面剖切后的内部结构示意图。
图6是本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机中的成型平台、料缸平台、活塞杆及上下连杆的平面结构示意图。
图7是本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机中的刮刀的立体结构示意图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。
请参阅图1至图4，本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机100包括固定基板10、快拆基板20、成型平台30a、料缸平台30b、供料缸40a、成型缸40b、第一液压缸50a、第二液压缸50b、连接管60a、刮刀60b、DLP投影仪60c、Z轴升降支架70及上下连杆80。快拆基板20从上方呈可拆卸地装配于固定基板10，以便于快拆基板20与固定基板10的装拆操作，而具体的拆卸方式，将在下面描述。供料缸40a和成型缸40b各位于快拆基板20的正下方并与快拆基板20固定连接，以使得供料缸40a、成型缸40b和快拆基板20三者固成一体，从而使得供料缸40a和成型缸40b跟随快拆基板20一起相对固定基板10进行装拆操作；供料缸40a与成型缸40b两者还沿固定基板10的高度方向(即箭头A所指方向)布置且彼此并排排列，以便于供料缸40a和成型缸40b跟随快拆基板20从上方装入固定基板10或从上方从固定基板10处拆下。Z轴升降支架70位于成型缸40b的旁边并可上下升降地穿置于固定基板10，以满足Z轴的上下升降的运动需要。第一液压缸50a位于固定基板10的正下方，第一液压缸50a的缸体51与固定基板10固定连接，由固定基板10将第一液压缸50a的缸体51固定，从而使第一液压缸50a的缸体51悬吊于固定基板10的正下方；第一液压缸50a的活塞杆52与Z轴升降支架70装配连接。上下连杆80位于固定基板10的正下方，上下连杆80的下端与Z轴升降支架70装配连接，以使上下连杆80和第一液压缸50a的活塞杆52一起跟随Z轴升降支架70做上下升降的运动。成型平台30a位于成型缸40b内并安装于上下连杆80的上端，以使得上下连杆80在做上下升降时能带动成型平台30a一起升降。第二液压缸50b的缸体53位于供料缸40a的正下方，第二液压缸50b的缸体53还与供料缸40a的下端呈密封且可拆卸地装配连接，这使得第二液压缸50b的缸体53由供料缸40a所固定，而供料缸40a由快拆基板20所固定，从而使得第二液压缸50b的缸体53通过供料缸40a而悬吊于快拆基板20的正下方；第二液压缸50b的活塞杆54向上伸置于供料缸40a内。料缸平台30b安装于第二液压缸50b的活塞杆54，由第二液压缸50b的活塞杆54带动料缸平台30b上下升降。连接管60连接于第一液压缸50a和第二液压缸50b两者的缸体51(53)上，以实现第一液压缸50a与第二液压缸50b之间的相互连通。DLP投影仪60c位于固定基板10的正下方并与成型平台30a对齐，以满足成型的光源需要，较优的是，DLP投影仪60c为高功率高光强DLP投影仪，可以实现对高固含量、高遮光度、吸光性较高(黑色)的材料进行更好的固化，达到基本层0.1mm的固化深度，支撑进行研发特定黑色高固含量材料打印测试，但不以此为限。刮刀60b位于固定基板10的正下方，刮刀60b可沿水平方向于料缸平台30b与成型平台30a之间做往复铺料运动，以将料缸平台30b上的打印材料刮涂到成型平台30a处。更具体地，如下：
如图2所示，固定基板10开设有避让空间11及在固定基板10的上方包围避让空间11的包围凹腔12，快拆基板20呈匹配地嵌设于包围凹腔12并被包围凹腔12的腔底壁121所承托，供料缸40a和成型缸40b位于避让空间11中，这样使得供料缸40a、成型缸40b和快拆基板20三者连成一体的结构在固定基板10上的装拆操作更便捷，与固定基板10之间的布局更合理紧凑，且所占空间更小。需要说明的是，快拆基板20与包围凹腔12匹配是指两者的尺寸满足公差配合中的间隙配合要求。另，快拆基板20在被包围凹腔12的腔底壁121所承托时，此时的快拆基板20可以借助紧固连接件(例如但不限螺钉)将快拆基板20与腔底壁121锁定，但不以此为限。
如图5所示，料缸平台30b与供料缸40a间隙配合，成型平台30a与成型缸40b间隙配合。具体地，成型平台30a开设有沿成型平台30a的四周方向布置并位于成型平台30a的侧壁处的弧形环槽31，料缸平台30b开设有沿料缸平台30b的四周方向布置并位于料缸平台30的侧壁处的弧形环槽32，较优的是，在图5和图6中，弧形环槽31(32)的横截面为半圆形，以借助高精度加工的半圆形的弧形环槽31(32)和打印材料具有的液面张力，从而实现在间隙很小的情况下不影响成型平台30a和料缸平台30b的上下移动的同时实现打印期间上下移动的材料密封，可以实现高固含量低流动性到低固含量高流动性材料的打印，可以最大限度的适配实验研究时各式各样的材料状态，解决了目前市面上陶瓷打印机只能打印某种特定粘度的材料，便于更好的开展材料研发实验工作。可理解的是，根据实际需要，可由成型平台30a开设有沿成型平台30a的四周方向布置并位于成型平台30a的侧壁处的弧形环槽31，或者由料缸平台30b开设有沿料缸平台30b的四周方向布置并位于料缸平台30的侧壁处的弧形环槽32，故不以此为限。其中，为了使得成型平台30a与上下连杆80之间及料缸平台30b与第二液压缸50b的活塞杆54之间的装拆操作更方便，本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机100还包括料缸平台插拔件91和成型平台插拔件92；料缸平台30b的下端与第二液压缸50b的活塞杆54彼此套装，料缸平台插拔件91水平地插装于料缸平台30b的下端与第二液压缸50b的活塞杆54两者的套装处；成型平台30a的下端与上下连杆80彼此套装，成型平台插拔件92水平地插装于成型平台30a的下端与上下连杆80两者的套装处。
如图2至图5所示，本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机100还包括位于快拆基板20的正下方并与快拆基板20固定连接的回收料缸93，以使得回收料缸93也与快拆基板20固成一体，回收料缸93沿固定基板10的高度方向布置并位于避让空间11中，供料缸40a、成型缸40b及回收料缸93三者沿水平方向依次排列成一行，刮刀60b可沿平行于供料缸40a、成型缸40b及回收料缸93三者的排列方向(即箭头B所指方向)于供料缸40a和回收料缸93之间做往复铺料运动，以将刮刀60b从供料缸40a处所刮来且在涂于成型平台30a后的多余打印材料由回收料缸93所回收，防止打印材料的浪费。具体地，在图1、图2及图7中，刮刀60b的下端开设有向下的拱形缺槽61，可以实现在打印不同材料时在送料期间适配不同粘度材料更好的刮平，解决由于目前市面上设备只能打印特定材料的，测试不同材料时刮刀不匹配的情况。需要说明的是，由于刮刀60b需要做往复铺料运动，故它是安装于外界驱使刮刀60b做往复铺料运动的机构上，由于该机构为本领域所熟知的，故在此不再赘述。同理，由于Z轴升降支架70也是安装于外界的Z轴驱动机构中，由Z轴驱动机构驱使Z轴升降支架70做上下升降的运动，而常用的Z轴驱动机构一般由伺服电机、Z轴丝杆和Z轴丝母组成，但它们的工作原理及连接关系是本领域所熟知的，故在此不再赘述。
如2至图4所示，第二液压缸50b的缸体53之上端套装有第一锁套座94，第一锁套座94通过第一锁固件(例如但不限于此的螺钉)与供料缸40a的下端可拆卸连接，以便于第一液压缸50b的缸体53与供料缸40a之间的装拆操作；第一液压缸50a的缸体51之上端套装有第二锁套座95，第二锁套座95通过第二锁固件(例如但不限于此的螺钉)与固定基板10可拆卸连接；再结合上述描述到的料缸平台40a通过料缸平台插拔件91与第二液压缸50b的活塞杆54的连接，从而便于使用者灵活地将第一液压缸50a、连接管60a及第二液压缸50b三者一起更换
结合附图，对本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机100的打印过程进行说明：首先，计算需要打印的体积用量，从而挑选合适尺寸的成型缸40b和供料缸40a，并将成型缸40b和供料缸40a安装于快拆基板20上，再将快拆基板20安装于固定基板10上；接着，使本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机100复位，将成型缸40b内的成型平台30a调平，并在供料缸40a中加入足量的打印材料；导入打印模型，由本发明的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机100自动完成切片并选择开始打印，打印开始成型平台会30a先下沉0.025mm，供料平台40b上升0.025mm，送出材料至刮刀60b刮送区域，刮刀60b移动，将材料运送至成型缸40b内的成型平台30a上并刮涂平整。DLP投影仪60c投影出第一层的切片模型，使打印材料在成型平台30a上光固化成型，经过一定的曝光时间后，打印材料在成型平台30a上固化成固体，层层堆叠，直至完成模型打印为止。
与现有技术相比，由于快拆基板20从上方呈可拆卸地装配于固定基板10，供料缸40a和成型缸40b各位于快拆基板20的正下方并与快拆基板20固定连接，供料缸40a与成型缸40b两者还沿固定基板10的高度方向布置且彼此并排排列，使得快拆基板20、供料缸40a和成型缸40b三者固成一体以形成成型仓，再结合供料缸40a的下端与第二液压缸50b的缸体53呈密封且可拆卸地装配连接，因此，通过可快速更换备用可选不同尺寸的成型仓，解决了研发材料实验时材料配置量较少无法采用市面上普通打印机进行打印的情况；在材料配置测试阶段本打印机构可以采用最小的成型缸来实现最少10ml材料的打印测试，使材料利用率达到最大，材料的使用量和损耗量达到最少；当完成材料测试后，需要进行体积较大产品的打印制造时，可以更换配套的大号成型缸40b，大大的减少了材料开发实验阶段导致的材料配置失败及试错阶段的材料成本和人工成本。同时，通过可快速更换的供料缸40a，在打印完成某种材料后，可以点击暂停使设备暂停打印，把供料缸40a直接取出，更换其他材料，再点击继续打印即可实现快速多材料打印；再者，解决了占用空间体积最小的情况下，实现多材料打印。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，均属于本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，包括固定基板、快拆基板、成型平台、料缸平台、供料缸、成型缸、第一液压缸、第二液压缸、连接管、刮刀、DLP投影仪、Z轴升降支架及上下连杆，所述快拆基板从上方呈可拆卸地装配于所述固定基板，所述供料缸和成型缸各位于所述快拆基板的正下方并与所述快拆基板固定连接，所述供料缸与所述成型缸两者还沿所述固定基板的高度方向布置且彼此并排排列，所述Z轴升降支架位于所述成型缸的旁边并可上下升降地穿置于所述固定基板，所述第一液压缸位于所述固定基板的正下方，所述第一液压缸的缸体与所述固定基板固定连接，所述第一液压缸的活塞杆与所述Z轴升降支架装配连接，所述上下连杆位于所述固定基板的正下方，所述上下连杆的下端与所述Z轴升降支架装配连接，以使所述上下连杆和第一液压缸的活塞杆一起跟随所述Z轴升降支架做上下升降的运动，所述成型平台位于所述成型缸内并安装于所述上下连杆的上端，所述第二液压缸的缸体位于所述供料缸的正下方，所述第二液压缸的缸体还与所述供料缸的下端呈密封且可拆卸地装配连接，所述第二液压缸的活塞杆向上伸置于所述供料缸内，所述料缸平台安装于所述第二液压缸的活塞杆，所述连接管连接于所述第一液压缸和第二液压缸两者的缸体上，所述DLP投影仪位于所述固定基板的正下方并与所述成型平台对齐，所述刮刀位于所述固定基板的正下方，所述刮刀可沿水平方向于所述料缸平台与所述成型平台之间做往复铺料运动。
2.根据权利要求1所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，所述固定基板开设有避让空间及在所述固定基板的上方包围所述避让空间的包围凹腔，所述快拆基板呈匹配地嵌设于所述包围凹腔并被所述包围凹腔的腔底壁所承托，所述供料缸和成型缸位于所述避让空间中。
3.根据权利要求1所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，所述料缸平台与所述供料缸间隙配合，所述成型平台与所述成型缸间隙配合。
4.根据权利要求3所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，所述成型平台开设有沿所述成型平台的四周方向布置并位于所述成型平台的侧壁处的弧形环槽和/或所述料缸平台开设有沿所述料缸平台的四周方向布置并位于所述料缸平台的侧壁处的弧形环槽。
5.根据权利要求4所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，所述弧形环槽的横截面为半圆形。
6.根据权利要求1所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，还包括料缸平台插拔件，所述料缸平台的下端与所述第二液压缸的活塞杆彼此套装，所述料缸平台插拔件水平地插装于所述料缸平台的下端与所述第二液压缸的活塞杆两者的套装处。
7.根据权利要求1所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，还包括成型平台插拔件，所述成型平台的下端与所述上下连杆彼此套装，所述成型平台插拔件水平地插装于所述成型平台的下端与所述上下连杆两者的套装处。
8.根据权利要求2所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，还包括位于所述快拆基板的正下方并与所述快拆基板固定连接的回收料缸，所述回收料缸沿所述固定基板的高度方向布置并位于所述避让空间中，所述供料缸、成型缸及回收料缸三者沿水平方向依次排列成一行，所述刮刀可沿平行于所述供料缸、成型缸及回收料缸三者的排列方向于所述供料缸和回收料缸之间做往复铺料运动。
9.根据权利要求1所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，所述刮刀的下端开设有向下的拱形缺槽。
10.根据权利要求1所述的成型仓可快速更换式多材料高固含量陶瓷打印机，其特征在于，所述第二液压缸的缸体之上端套装有第一锁套座，所述第一锁套座通过第一锁固件与所述供料缸的下端可拆卸连接，所述第一液压缸的缸体之上端套装有第二锁套座，所述第二锁套座通过第二锁固件与所述固定基板可拆卸连接。
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