CN114013034B - 一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其包括机壳、控制系统、三维运动系统、铺粉系统、喷射系统、固化系统以及后处理系统等一体机结构；且后处理与前期工序联合实现了一体化功能，减少了工序，降低了人工成本。本发明解决了长期困扰传统木质纤维基3D打印中因高温加工而产生的成型材料木质结构强度降低的关键技术问题。本发明采用活塞缸下送粉方式提高分层精度和定位精度，辊子和刮刀组合的铺粉结构提高粉层均匀性与密度，达到系统结构相对稳定、工艺过程精准控制和提高成型精度的目的。本发明在控制系统和三维运动系统调配协调下，使铺粉系统、喷射系统、固化系统和后处理系统依次有序完成各模块工作任务。
Description
技术领域
本发明涉及木质材料3D打印成型设备领域，具体涉及一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机。
背景技术
木质纤维生物质材料，即速生材、农林废弃物(农业废弃物、森林采伐废弃物、木材加工废弃物、园林废弃物等)，其作为3D打印基材，原料来源广泛，比纤维素和木质素更易于处理，经过物理或化学改性处理后性能稳定，使打印成型件兼具木材本身质感和填充材料良好性能，且原材料与加工成本相对较低，是实现可再生资源持续利用的重要途径之一。目前木质纤维生物基3D打印实现形式主要有：熔融沉积成型FDM、选择性激光烧结SLS和黏结剂喷射成型3DP。
木质纤维生物质材料的FDM技术多以树脂包覆木质纤维生物质纤维颗粒制成条状经过熔融挤压堆积成型；木基复合材料的选择性激光烧结技术，是将木质纤维和高分子塑料混合而成的粉末烧结成型。黏结剂喷射成型技术是微滴喷射原理与粉末床成型相结合的增材制造工艺，利用3DP技术可以使黏结剂直接完成粉末状打印材料的喷射，喷射成型结合光固化后可以大大提高成型效率，实现木质材料的中低温固化，但目前尚未有木质纤维生物质材料专用3DP设备。
黏结剂喷射成型技术具有经济高效、节能环保的特点，成型尺寸较大，且能够实现常温成型。目前基于3DP工艺的快速成型设备主要采用压电喷头和热发泡喷头进行粉末材料的黏结，但热发泡喷头只能用于喷射能被蒸发的水溶液(如墨水)，且由于喷头存在热应力，容易破坏木质材料结构强度和堵塞喷头。压电式喷头是在压电器件上施加电压信号，使其产生变形并挤压喷头内的液体而将液体喷出，对液体的控制能力强，容易实现高精度高频率的喷射，由于无须使喷射液汽化，所以可喷射的液体范围广泛。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，以解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，包括机壳、控制系统、三维运动系统、铺粉系统、喷射系统、固化系统以及后处理系统；其中，
所述机壳的上层为工作空间，下层为各系统电机电路舱室；所述控制系统设置在机壳右侧，包括外部的人机交互界面和内部信息处理单元；
所述三维运动系统覆盖整个设备，包括同步带、横向导轨、输送带和各模块运动机构；左侧工作空间顶部安放一条所述横向导轨，顶部横向导轨上装备所述同步带；所述铺粉系统的铺粉结构、喷射系统和固化系统均连接在同步带上；左侧工作空间底部横向导轨比顶部横向导轨长，延伸到右侧工作空间一部分形成过渡区域；
所述铺粉系统不工作时位于顶部横向导轨的左侧，工作时通过同步带移动到指定位置；
所述喷射系统不工作时位于顶部横向导轨中部，工作时通过同步带移动到指定位置；
所述固化系统不工作时位于顶部横向导轨右侧，工作时通过同步带移动到指定位置；
活塞缸在铺粉、喷射和固化过程中不移动，固化任务完成后通过底部横向导轨向右移动到所述过渡区域；
右侧工作空间为后处理系统各功能区，输送带从过渡区域贯穿右侧工作空间，其上有载物台承载成型件移动；
下层不同单元电机电路舱室是分开的，从左到右依次是打印单元电机电路舱室、后处理单元电机电路舱室和控制单元电机电路舱室，用于存放电机电缆。
优选地，所述铺粉系统包括供粉结构和铺粉结构；
所述供粉结构包括并排相连的供粉室、工作室和回收瓶，所述供粉室内设置有推粉活塞，所述推粉活塞上方设置有用于承载粉材的基板，推粉活塞底部与丝杠套筒连接，所述丝杠套筒与滚珠丝杠螺母相连，所述滚珠丝杠上安有位移传感器，滚珠丝杠下面装齿轮，在推粉活塞底部的四周装有直线导柱；步进电机电机轴上的所述齿轮驱动两边滚珠丝杠运动，齿轮作转动，滚珠丝杠作直线运动，进而实现推粉活塞在Z轴上的运动；
所述铺粉结构包括铺粉辊子和铺粉刮刀，由所述铺粉刮刀在前铺平，所述铺粉辊子在后压实，单向铺粉。
优选地，所述铺粉系统包括还包括擦粉装置，所述擦粉装置与所述铺粉结构、供粉结构配合，在喷射系统与固化系统完成工作后，实现余粉实时回收。
优选地，所述喷射系统包括机头控制器、监控装置、储胶盒、喷嘴、胶管以及相应的运动机构；所述机头控制器是喷射系统的控制模块，用于接收所述控制系统设置的打印参数，驱动所述同步带移动到指定位置；所述监控装置固定于机头控制器支架上，靠近所述储胶盒且无视野阻碍，用于实现实时监控液滴滴落、渗透和扩散的全过程，为后期成型件检测提供依据；所述胶管密封不透光，避免黏结剂遇光发生化学反应，上端与气压装置相连以将黏结剂挤入所述储胶盒中；储胶盒固定在左侧工作空间顶部横向导轨所在竖直平面内一个可移动平台上，X向、Y向和Z向运动由步进电机控制，X向是通过丝杠驱动平台沿顶部横向导轨运动，Y向和Z向运动是通过齿形同步带驱动储胶盒沿导向杆运动；所述喷嘴采用压电式喷嘴。
优选地，所述压电式喷嘴的支撑连接架与撞针上端面连接固定，所述撞针顶部装有调整螺母和弹簧，并与柔性铰链机构相连接。
优选地，所述固化系统包括遮光装置、紫外灯柱、光源以及相应运动机构；固化系统连接所述同步带固定在所述顶部横向导轨上，通过同步带实现固化系统按设定行程移动；所述遮光装置包围所述紫外灯柱，使整个固化环境形成暗室。
优选地，所述后处理系统包括清扫装置、静压装置、烘干装置、浸蜡装置、残粉回收室以及信号处理室；所述残粉回收室通过纱网回收上方清扫下的残余粉末；所述信号处理室内的控制模块接收控制系统的指令并执行相应运动，使铺粉、喷射、固化和后处理形成流水线。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
木质纤维生物质材料采用FDM工艺可使熔融材料中木质含量突破40％，速度快、性能好，但目前国内外生产厂家仍利用普通FDM设备完成木质线材熔融堆积成型打印，精度较低，且容易堵塞喷头；木质纤维生物质材料SLS工艺打印制品成型强度和表面质量高，并且成型精度已经能达到0.1mm，但设备成本昂贵，目前尚未实现工业化。FDM和SLS两种工艺成型温度在175℃和250℃之间，属于高温材料加工制造。因此，本发明将紫外光固化快速环保与黏结剂喷射常温成型的工艺特点相结合，解决了长期困扰传统木质纤维基3D打印中因高温加工而产生的成型材料木质结构强度降低的关键技术问题。
木质纤维生物质材料相对于金属粉末颗粒密度相对较小，质量更轻，且流动性差，如果采用移动料斗落粉和铺粉，容易出现粉末飞散的现象，在实际应用过程中也可能存在空间位置干涉、整机结构稳定性低等缺点。因此，本发明采用活塞缸下送粉方式提高分层精度和定位精度，辊子和刮刀组合的铺粉结构提高粉层均匀性与密度，达到系统结构相对稳定、工艺过程精准控制和提高成型精度的目的。
通过填充木质纤维生物质材料得到的复合材料作为3D打印线材一般适用于FDM成型设备，目前还未有木质纤维生物质材料的黏结剂喷射设备报道。本发明根据黏结剂喷射工艺流程设计的快速成型设备，在控制系统和三维运动系统调配协调下，使铺粉系统、喷射系统、固化系统和后处理系统依次有序完成各模块工作任务，填补了国内木质纤维生物质材料3DP设备的空白。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机的整机示意图；
图2为本发明铺粉系统的结构示意图；
图3为本发明喷射系统的结构示意图；
图4为本发明固化系统的结构示意图；
图5为本发明后处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。此外，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
结合图1所示，本实施例提供一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，包括机壳1、控制系统2、三维运动系统、铺粉系统3、喷射系统4、固化系统5以及后处理系统6；其中，
所述机壳1的上层为工作空间，下层为各系统电机电路舱室；所述控制系统2设置在机壳右侧，包括外部的人机交互界面和内部信息处理单元；
所述三维运动系统覆盖整个设备，包括同步带7、横向导轨8、输送带9和各模块运动机构；左侧工作空间10顶部安放一条所述横向导轨，顶部横向导轨上装备所述同步带7；所述铺粉系统3的铺粉结构、喷射系统4和固化系统5均连接在同步带7上；左侧工作空间10底部横向导轨比顶部横向导轨长，延伸到右侧工作空间一部分形成过渡区域11；
所述铺粉系统3不工作时位于顶部横向导轨的左侧，工作时通过同步带移动到指定位置；
所述喷射系统4不工作时位于顶部横向导轨中部，工作时通过同步带移动到指定位置；
所述固化系统5不工作时位于顶部横向导轨右侧，工作时通过同步带移动到指定位置；
活塞缸在铺粉、喷射和固化过程中不移动，固化任务完成后通过底部横向导轨向右移动到所述过渡区域11；
右侧工作空间12为后处理系统各功能区，输送带9从过渡区域11贯穿右侧工作空间12，其上有载物台13承载成型件移动；
下层不同单元电机电路舱室是分开的，从左到右依次是打印单元电机电路舱室14、后处理单元电机电路舱室15和控制单元电机电路舱室16，用于存放电机电缆。
后处理系统6上设置有观察窗17，观察窗5周边胶封且不透光；机壳1的内部设置有侧壁保护层18。本机同样适用于其他非金属类材料的黏结剂喷射成型。
结合图2所示，本申请的铺粉系统为缸式单向铺粉系统，其包括供粉结构和铺粉结构；供粉结构包括并排相连的供粉室19、工作室20和回收瓶21，所述供粉室19内设置有推粉活塞22，所述推粉活塞22上方设置有用于承载粉材的基板23，推粉活塞22底部与丝杠套筒24连接，所述丝杠套筒24与滚珠丝杠25螺母相连，所述滚珠丝杠25上安有位移传感器26，滚珠丝杠25下面装齿轮27，在推粉活塞22底部的四周装有直线导柱28；步进电机29的电机轴上的所述齿轮27驱动两边滚珠丝杠25运动，齿轮27作转动，滚珠丝杠25作直线运动，进而实现推粉活塞22在Z轴上的运动；
所述铺粉结构包括铺粉辊子30和铺粉刮刀31，由所述铺粉刮刀31在前铺平，铺粉辊子30在后压实，单向铺粉。铺粉系统包括还包括擦粉装置32，所述擦粉装置与所述铺粉结构、供粉结构配合，在喷射系统与固化系统完成工作后，实现余粉实时回收。
本发明的上送粉方式主要通过移动料斗采用抖动落粉或振动落粉方式实现，下送粉主要通过活塞推动粉缸升降实现，本供粉结构采用活塞缸下送粉方式，避免了移动料斗落粉时机械震动较大且容易与横向导轨容易干涉的问题，一缸供粉，一缸成型，活塞缸通过底部横向导轨移动；本申请所采用滚珠丝杠25的粗磨尺寸公差在0.1mm，精磨尺寸公差可达到0.05mm，位移传感器26控制滚珠丝杠25直线运动精度在0.1mm以内，同时直线导柱28提高滚珠丝杠25直线运动的垂直度。滚珠丝杠、位移传感器、直线导柱和齿轮的配合应用，达到了精准控制行程距离、提高定位和分层精度的目的。本铺粉结构采用铺粉辊子和铺粉刮刀的组合，辊子压实效果最好，刮刀铺平效果最好，由铺粉刮刀在前铺平，铺粉辊子在后压实，单向铺粉，铺平之后再压实可减少木质纤维生物质材料粉末区域性聚集效应造成的黏附现象，也避免了移动料斗抖落质量轻流动性差的物料时容易出现的粉末飞散问题。擦粉装置32与铺粉结构、供粉结构配合，在喷射系统与固化系统完成工作后，实现余粉实时回收，重复使用，在提高粉末利用率的同时，确保了设备的安全性能。铺粉系统是3DP设备的关键组成部分，活塞式下送粉更容易保证定位精度和分层精度，辊子和刮刀组合可以有效提高粉层均匀性与密度，进而提高打印件最终成型精度。任务过程为：供粉室19的推粉活塞22在步进电机29的驱动下上升设定距离(分层厚度，比如0.6mm)，工作室20的推粉活塞下降设定距离；铺粉刮刀31和铺粉辊子30通过电机驱动的同步带7沿顶部横向导轨移动到供粉室19上方设定位置，开始执行铺平和压实任务；待喷射系统在已经铺好的粉层表面33喷射完一层后，重复上述操作，直到全部工作完成后，铺粉结构回归顶部横向导轨左侧，由擦粉装置32回收多余粉材。
结合图3所示，本发明的喷射系统包括机头控制器34、监控装置35、储胶盒36、喷嘴37、胶管38以及相应的运动机构；所述机头控制器34是喷射系统的控制模块，用于接收所述控制系统设置的打印参数，驱动同步带7移动到指定位置；监控装置35固定于机头控制器支架上，靠近储胶盒36且无视野阻碍，用于实现实时监控液滴滴落、渗透和扩散的全过程，为后期成型件检测提供依据；胶管38密封不透光，避免黏结剂遇光发生化学反应，上端与气压装置相连以将黏结剂挤入所述储胶盒中；储胶盒36固定在左侧工作空间顶部横向导轨所在竖直平面内一个可移动平台上，X向、Y向和Z向运动由步进电机控制，X向是通过丝杠驱动平台沿顶部横向导轨运动，Y向和Z向运动是通过齿形同步带驱动储胶盒沿导向杆运动。
本实施例中，喷嘴37采用压电式喷嘴，但不局限于压电撞针式喷嘴，微喷一致性好、微喷频率高，其包括压电陶瓷39、压力腔室40、柔性铰链机构41、撞针42以及喷头43。支撑连接架与撞针42上端面连接固定，撞针42顶部装有调整螺母和弹簧，并与柔性铰链机构41相连接。任务过程为：喷射系统通过电机驱动的同步带沿顶部横向导轨移动到同一密闭空间内的铺粉系统工作室上方，到达指定位置后，黏结剂在气压装置推动下从胶管挤入储胶盒36中的储液室44，黏结剂经过限流通道进入压力腔室40，此时撞针42位于最顶端，黏结剂进入挤出通道；当压电陶瓷39在外电场的作用下产生形状变化，通过柔性铰链机构41的放大作用使撞针42沿竖直方向向下运动，从而使挤出通道内的黏结剂高速喷出，待全部喷射任务完成后，喷射系统回归顶部横向导轨中部；监控装置全程跟踪整个喷射过程。
结合图4所示，本发明的固化系统包括遮光装置45、紫外灯柱46、紫外灯罩48、平面支撑49、光源以及相应运动机构；固化系统连接同步带固定在顶部横向导轨上，通过同步带实现固化系统按设定行程移动；遮光装置45包围紫外灯柱46，使整个固化环境形成暗室，可避免紫外光对同一空间内其他工作的影响；光源以平面光源47为例，但不局限于平面光源47，可根据成型件尺寸选择例如点光源等其他光源；采用紫外光快速固化技术实现木质材料的中低温固化，可以有效降低传统高温固化对木质材料强度等性能的影响。任务过程为：固化系统通过电机驱动的同步带沿顶部横向导轨移动到同一密闭空间内的铺粉系统工作室上方，遮光装置45形成的暗室下降到指定位置，平面光源47采用适当波长对初坯进行一定时间照射，完成固化任务后喷射系统回归顶部横向导轨右侧，活塞缸沿底部横向导轨移动进入右侧工作空间过渡区域，待初坯移出活塞缸返回最初工作位置，余料进行回收。
结合图5所示，本发明的后处理系统包括清扫装置50、静压装置51、烘干装置52、浸蜡装置53、残粉回收室54以及信号处理室55，信号处理室55的上方设置有绝缘层58；所述残粉回收室54通过纱网56回收上方清扫下的残余粉末；信号处理室55内的控制模块接收控制系统的指令并执行相应运动，使铺粉、喷射、固化和后处理形成流水线。上层空间为各功能装置，中间有可伸缩挡板57分隔，输送带42输送载物台41和成型初坯按工序移动，各工作部件、支配运动机构和运动机构均按指令执行工作任务；残粉回收室44通过纱网43回收上方清扫下的残余粉末；信号处理室50内的控制模块接收控制系统的指令并执行相应运动，使铺粉、喷射、固化和后处理形成流水线，生产加工过程更加高效便捷，同时可根据实际工程需要对后处理系统开启的功能进行选择。任务过程为：完成固化任务后，成型缸沿底部横向导轨继续向右移动，在过渡区域内由电机控制输送机构将固化完的初坯移到后处理系统的输送带的载物台上，此过程也可通过机械臂实现，移出初坯后成型缸返回最初工作位置；黏结成型的初坯通过输送带首先进行机械清扫，由步进电机控制清扫装置以合适的转速在不破坏成型件强度下清理残留在初坯表面的粉材；对于致密性要求较高的成型件，使用静压装置来提高制件整体的致密度；初坯在清扫之后一般直接可作概念模型或装饰品，工艺要求更高的进行表面处理，可使用烘干装置、浸蜡装置等。
本发明提供的控制系统和三维运动系统中控制系统总领各系统控制模块，以便更精准快速地指挥工作，通过外部的显示屏和参数按钮实现人机交互，配置急停开关以便及时处理突发情况。主要控制过程包括：首先，控制系统将输入的三维模型转换为STL格式文件，规划打印路径生成相应代码，等待设备解析数据信息；通过显示屏和参数按钮设置打印参数；铺粉系统接收指令驱动推粉活塞升降，同时同步带接收指令驱动铺粉辊子和铺粉刮刀完成粉材的刮平和压紧，随后同步带接收指令将储胶盒移动到指定工作位置，待喷射系统按照切片软件规划路径完成喷射后，固化系统接收指令移动到工作室上方进行固化，输送机构接收指令将固化后的初坯移到输送带载物台上，输送带接收指令将成型初坯依次输送到后处理系统各功能区。各系统统一由控制系统发出控制信号，信号接受由各控制模块不同的串口负责，三维运动系统接受指令通过电机驱动运动机构(同步带、横向导轨和输送带以及各系统运动机构)分别执行相应运动指令以完成相应工作过程，主要运动过程包括：铺粉结构通过同步带在顶部横向导轨上完成铺粉任务，喷射系统通过同步带在顶部横向导轨上完成喷射任务，固化系统通过同步带在顶部横向导轨上完成固化任务，供粉结构在固化完成后通过电机驱动在底部横向导轨上移动到过渡区域，输送机构将固化后的初坯移到输送带上，固化后的初坯通过输送带依次进行后处理操作。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
1：原材料优势：木质纤维生物质材料，即速生材、农林废弃物(农业废弃物、森林采伐废弃物、木材加工废弃物、园林废弃物等)。木质纤维生物质材料的3DP技术的适用原材料范围广泛，也是对原材料要求低，且原材料成本低。
2：可再生资源的利用，环保角度。
3：提供木材质感和良好性能。
4：还没有木质材料的专用增材制造设备。
5：基于3DP胶黏剂喷射技术，成型尺寸范围较大，可实现大尺寸成型件加工，甚至可实现常温固化技术。
6：紫外光快速固化技术，实现了木质材料的中低温固化，有效降低了传统高温固化对木质材料强度等性能的影响。(取代紫外光的光谱或者其他工艺技术)
7：压电(撞针)喷头的利用，实现了高精度、快速打印。
8：打印+后处理的一体化结构优势：两大工序在同一台设备完成，3DP技术本身对原材料要求偏低，即在一台设备上基本完成3D打印的全部工序，实现了3D打印工艺的一体化，降低人工成本。而且相比FDM没有线材制备环节，减少工序，降低成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其特征在于，包括机壳、控制系统、三维运动系统、铺粉系统、喷射系统、固化系统以及后处理系统；其中，
所述机壳内部上层为工作空间，下层为各系统电机电路舱室；所述控制系统设置在机壳内部右侧，包括外部的人机交互界面和内部信息处理单元；
所述三维运动系统覆盖整个设备，包括同步带、横向导轨、输送带和各模块运动机构；左侧工作空间顶部安放一条所述横向导轨，顶部横向导轨上装备所述同步带；所述铺粉系统的铺粉结构、喷射系统和固化系统均连接在同步带上；左侧工作空间底部横向导轨比顶部横向导轨长，延伸到右侧工作空间一部分形成过渡区域；
所述铺粉系统不工作时位于顶部横向导轨的左侧，工作时通过同步带移动到指定位置；
所述喷射系统不工作时位于顶部横向导轨中部，工作时通过同步带移动到指定位置；
所述固化系统不工作时位于顶部横向导轨右侧，工作时通过同步带移动到指定位置；
活塞缸在铺粉、喷射和固化过程中不移动，固化任务完成后通过底部横向导轨向右移动到所述过渡区域；
右侧工作空间为后处理系统各功能区，输送带从过渡区域贯穿右侧工作空间，其上有载物台承载成型件移动；
下层不同单元电机电路舱室是分开的，从左到右依次是打印单元电机电路舱室、后处理单元电机电路舱室和控制单元电机电路舱室，用于存放电机电缆；
左侧工作空间及打印单元电机电路舱室、右侧工作空间及后处理单元电机电路舱室并排相连，可拆卸可组合，组合形成一体机结构实现3D打印所有工艺，拆卸也可独立分别完成前期打印和后处理工序，同时便于检查和维修。
2.根据权利要求1所述的基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其特征在于，所述铺粉系统包括供粉结构和铺粉结构；
所述供粉结构包括并排相连的供粉室、工作室和回收瓶，所述供粉室内设置有推粉活塞，所述推粉活塞上方设置有用于承载粉材的基板，推粉活塞底部与丝杠套筒连接，所述丝杠套筒与滚珠丝杠螺母相连，所述滚珠丝杠上安有位移传感器，滚珠丝杠下面装齿轮，在推粉活塞底部的四周装有直线导柱；步进电机电机轴上的所述齿轮驱动两边滚珠丝杠运动，齿轮作转动，滚珠丝杠作直线运动，进而实现推粉活塞在Z轴上的运动；
所述铺粉结构包括铺粉辊子和铺粉刮刀，由所述铺粉刮刀在前铺平，所述铺粉辊子在后压实，单向铺粉。
3.根据权利要求2所述的基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其特征在于，所述铺粉系统包括还包括擦粉装置，所述擦粉装置与所述铺粉结构、供粉结构配合，在喷射系统与固化系统完成工作后，实现余粉实时回收。
4.根据权利要求1所述的基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其特征在于，所述喷射系统包括机头控制器、监控装置、储胶盒、喷嘴、胶管以及相应的运动机构；所述机头控制器是喷射系统的控制模块，用于接收所述控制系统设置的打印参数，驱动所述同步带移动到指定位置；所述监控装置固定于机头控制器支架上，靠近所述储胶盒且无视野阻碍，用于实现实时监控液滴滴落、渗透和扩散的全过程，为后期成型件检测提供依据；所述胶管密封不透光，避免黏结剂遇光发生化学反应，上端与气压装置相连以将黏结剂挤入所述储胶盒中；储胶盒固定在左侧工作空间顶部横向导轨所在竖直平面内一个可移动平台上，X向、Y向和Z向运动由步进电机控制，X向是通过丝杠驱动平台沿顶部横向导轨运动，Y向和Z向运动是通过齿形同步带驱动储胶盒沿导向杆运动；所述喷嘴采用压电式喷嘴。
5.根据权利要求1所述的基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其特征在于，所述固化系统包括遮光装置、紫外灯柱、光源以及相应运动机构；固化系统连接所述同步带固定在所述顶部横向导轨上，通过同步带实现固化系统按设定行程移动；所述遮光装置包围所述紫外灯柱，使整个固化环境形成暗室。
6.根据权利要求1所述的基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其特征在于，所述后处理系统包括清扫装置、静压装置、烘干装置、浸蜡装置、残粉回收室以及信号处理室；所述残粉回收室通过纱网回收上方清扫下的残余粉末；所述信号处理室内的控制模块接收控制系统的指令并执行相应运动，使铺粉、喷射、固化和后处理形成流水线。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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