CN204136193U - 基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机 - Google Patents
基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204136193U CN204136193U CN201420182127.5U CN201420182127U CN204136193U CN 204136193 U CN204136193 U CN 204136193U CN 201420182127 U CN201420182127 U CN 201420182127U CN 204136193 U CN204136193 U CN 204136193U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slurry
- mould
- solid
- printing equipment
- print die
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 77
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000005360 mashing Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Abstract
本实用新型专利涉及一种基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机。该打印机包括在线模具的打印装置、浆料进给填充的打印装置及多自由度的机器人手臂的运动机构。在线模具打印装置打印模具的主体和支撑部分。浆料进给填充装置包括浆料超声波振打喷头，浆料真空过滤器，浆料旁路装置，浆料压力泵和浆料搅拌器。浆料均匀搅拌并去除多余水分及气体后，以可控的流速和压力进入超声波振打墩实喷头进行浆料填充。逐层打印模具轮廓和浆料填充直到模型打印完毕，去除模具包络体得到所需部件。主要解决了复杂结构的浆料固态自由成型难题。打印机无需模具，成本低，制作速度快，可用于快速定制各种雕塑雕像，陶瓷结构件，以及复杂结构的艺术品。
Description
技术领域
本实用新型涉及了一种浆料类材料的固态快速成型增材打印领域，特别是快速制作复杂雕塑雕像及结构部件的自由成型打印机。
背景技术
传统的混凝土雕塑雕像，水泥雕塑雕像，石膏雕塑雕像，陶瓷结构件，以及各种复杂的曲面结构的艺术品，基本上靠手工或机器的雕刻制成，或通过制作金属模具后浇铸或压铸而成。这些传统的制造技术通常存在着耗时费力，粉尘对操作者身体的危害以及对环境的污染，同时，模具费用和压铸设备的投入也非常大，特别对于小批量的制作或个性化的制作非常不便。3D 打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，通常称作“3D 打印机”，“快速成型”，“增材加工”等等，这种技术无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过叠加材料的方法生成所需要的部件。目前对于混凝土石膏陶瓷类材料的3D打印机通常采用粉末状的材料经过激光或电子束局部融化的方式打印所需要的部件，这些设备往往价格昂贵，可打印的部件尺寸偏小，打印材料单一，打印出来的部件没有足够强度，极易破损，有些部件根本就无法打印。如果采用单一喷嘴挤压方式，由于浆类材料快速成型的性能没有足够的完美，多层打印后，极易出现塌陷倒塌不均匀等现象，很难打印出所需要的雕塑或雕像，特别是对于复杂结构的这类工艺品基本上无法打印。
从上述的背景中，可以发现非常有必要发明一种新颖的打印机和打印方法，可实现混凝土石膏陶瓷类浆料的固态立体自由成型，降低制品的制造成本和设备的投入成本，减少对环境的破坏，减少制作时间。
发明内容
本实用新型提供了一种基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机。这是一种基于在线模具的增材打印，通过层打印的方式填充得到所需要的湿态浆料模型，凝固烘干后去除打印的包络模具，快速制作所需部件的固态自由成型打印机。这种打印机主要解决浆料类材料的固态自由成型，解决浆料类材料无法打印复杂的几何构造，层打印堆积后出现塌陷或倒塌的问题。这种打印机不需要任何真正的模具和手板，成本低，浆料配方简单,制作速度快，可用于快速定制混凝土雕塑雕像，水泥雕塑雕像，石膏雕塑雕像，陶瓷结构件，以其具有复杂的曲面结构的艺术品。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
设计一种基于在线模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型打印机，所述的打印机包括在线模具的打印装置、浆料进给填充的打印装置及多自由度的机器人手臂的运动机构。
所述的在线模具打印装置包括打印模具主体材料部分和支撑材料部分，可打印任何复杂的在线模具的型腔。
所述的浆料进给填充装置包括浆料超声波振打喷头，浆料真空过滤器，浆料旁路装置，浆料压力泵和浆料搅拌器。
所述的浆类材料通过搅拌器均匀搅拌后，进入浆料压力泵，浆料压力泵可以控制浆料的流速和压力，经过浆料真空过滤器去除浆料中的多余水分和气孔后，进入超声波振打墩实喷头，喷头配有不同规格的喷嘴，适应相应的浆料和打印精度要求。
所述的当第一层在线模具轮廓打印好后，浆料喷头开始打印填充，填充完毕后，程序自动切断喷头电磁开关，浆料旁路装置开始循环，完成第一层的模具和浆料的打印开始后，自动开始第二层与第一层相似的打印过程，周而复始，直到这种湿态模型打印完毕。
所述的通过自然或加热的方法迫使水分的蒸发，凝固烘干后去采用物理或化学的方法除包络的模具得到所需的部件。
本实用新型具有积极有益的效果：
1. 该打印机主要解决浆料类材料的固态自由成型，解决浆料类材料无法打印复杂的几何构造，层打印堆积后出现塌陷或倒塌的问题。
2. 该打印机不需要任何真正的模具和手板，成本低，浆料配方简单, 制作速度快，可用于快速定制混凝土雕塑雕像，水泥雕塑雕像，石膏雕塑雕像，陶瓷结构件，以及各种复杂的曲面结构的艺术品。
3. 该打印机可实现混凝土石膏陶瓷类浆料的立体自由成型，降低制品的制造成本和设备的投入成本，减少对环境的破坏，减少制作时间。
附图说明
图1 为本实用新型的总体结构示意图。
图2 为本实用新型的在线模具打印装置示意图。
图3 为本实用新型的混凝土石膏陶瓷类浆料填充打印装置示意图。
图中，各序号名称如下：
图中，101为多自由度的机器人手臂的运动机构，102为在线模具打印装置，103为浆料进给填充打印装置，104为机器手加紧装置，105为所打印的样品举例，106为打印样品托板；201为在线模具打印喷头，202为进料加热熔化器，203为可控进给装置，204为在线模具料库；301为浆料进给填充打印喷头，302为浆料开关电磁阀，303为圆环状PZT超声波发生器下，304为圆柱多孔过滤器，305为吸水吸气真空腔，306为圆环状PZT超声波发生器下，307为浆料进给管，308为浆料泵，309为浆料搅拌器，310为安全旁路管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明该打印机，参见图1，包括在线模具的打印装置102、浆料进给填充的打印装置103，多自由度的机器人手臂的运动机构101。这两个打印装置被机器手刚性夹紧104，要求的打印样品105沉积在样品托板106上方。打印完毕后，样品托板106可以移动到打印区域外，等待凝固烘干。在线模具打印装置102包括打印模具主体材料部分和支撑材料部分，参见图2，主要由在线模具打印喷头201，进料加热熔化器202，可控进给装置203和在线模具料库204组成。采用ABS或PLA线状熔融挤压方式进行，可打印任何复杂的在线模具的型腔。浆料进给填充装置103包括，参见图3，浆料超声波振打上306和浆料超声波振打下303，喷头301，浆料真空腔305，过滤器304，浆料旁路装置310，浆料压力泵308和浆料搅拌器309。浆类材料通过搅拌器309均匀搅拌后，进入浆料压力泵308，浆料压力泵可以控制浆料的流速和压力，经过浆料真空器305和过滤器304去除浆料中的多余水分和气孔后，进入下方超声波振打303敦实喷头，喷头配有不同规格的喷嘴301，适应相应的浆料和打印精度要求。
本实用新型的自由成型打印机工作过程如下：
机器手臂101末端配备在线模具打印装置102和浆料填充打印装置103，通过程序实现打印装置的运动。在打印过程中，两个打印装置轮流工作。当第一层在线模具轮廓通过模具打印喷头201打印好后，模具打印喷头201停止进给，这时浆料喷头301开始打印填充，填充打印完毕后，程序自动切断喷头电磁开关302，浆料旁路保护装置310开始循环，完成第一层的模具和浆料的在线打印开始后，自动开始第二层与第一层相似的打印过程，周而复始，直到这种湿态模型105打印完毕。通过自然或加热或微波的方法迫使其中多余的水分蒸发，凝固烘干后去除模具即可得到所需的部件。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型工作和制作过程的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机，包括在线模具的打印装置、浆料进给填充的打印装置及多自由度的机器人手臂的运动机构，其特征在于：在线模具的打印装置和浆料进给填充的打印装置固定在机器人手臂的末端，在线模具的打印装置由在线模具打印喷头，进料加热熔化器，可控进给装置和在线模具料库组成，浆料进给填充的打印装置包括浆料超声波振打喷头，浆料真空过滤器，浆料旁路装置，浆料压力泵和浆料搅拌器，逐层打印模具轮廓和浆料填充直至完成模具打印。
2.根据权利要求1所述的基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机，其特征在于：在线模具的打印装置包括打印模具主体材料部分和支撑材料部分。
3.根据权利要求1所述的基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机，其特征在于：混凝土、石膏或陶瓷浆料通过搅拌器均匀搅拌后，进入浆料压力泵，浆料压力泵可以控制浆料的流速和压力，经过浆料真空过滤器去除浆料中的多余水分和气孔后，进入超声波振打墩实喷头，喷头配有不同规格的喷嘴，适应相应的浆料和打印精度要求。
4.根据权利要求1所述的基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机，其特征在于：所述的浆料真空过滤器包括真空泵和真空腔，其中内置圆柱形的不锈钢过滤管，过滤管的管壁均匀分布密集细小的微孔，在真空吸吮和超声波振动下，有效去除浆料中多余水分和气孔后，达到固态成型后敦实致密。
5.根据权利要求1所述的基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机，其特征在于：在线模具的打印装置打印第一层模具轮廓后，浆料进给填充的打印装置开始填充模具轮廓，填充完毕后，程序自动切断喷头电磁开关，浆料旁路保护装置开始循环，完成第一层的模具和浆料的打印开始后，自动开始第二层与第一层相似的打印过程，周而复始，直到模型打印完毕。
6.根据权利要求1所述的基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机，其特征在于：模具打印完毕后，通过自然或加热的方法迫使其中的水分蒸发，凝固烘干后去除包络的模具得到所需的部件。
7.根据权利要求1所述的基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机，其特征在于：这种打印机的运动机构采用了工业机器手臂，手臂末端配有刚性联接的喷头夹紧机构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420182127.5U CN204136193U (zh) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420182127.5U CN204136193U (zh) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204136193U true CN204136193U (zh) | 2015-02-04 |
Family
ID=52412907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420182127.5U Expired - Fee Related CN204136193U (zh) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | 基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204136193U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108582416A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-28 | 湖南筑巢智能科技有限公司 | 一种大中型陶瓷器制造方法 |
| CN110831711A (zh) * | 2017-05-01 | 2020-02-21 | 三全音科技有限公司 | 模制方法及设备，特别是适用于金属及/或陶瓷 |
| CN111448068A (zh) * | 2017-09-12 | 2020-07-24 | 马格纳斯金属有限公司 | 用于零件的增材铸造的装置和方法 |
-
2014
- 2014-04-16 CN CN201420182127.5U patent/CN204136193U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110831711A (zh) * | 2017-05-01 | 2020-02-21 | 三全音科技有限公司 | 模制方法及设备，特别是适用于金属及/或陶瓷 |
| CN111448068A (zh) * | 2017-09-12 | 2020-07-24 | 马格纳斯金属有限公司 | 用于零件的增材铸造的装置和方法 |
| US12023852B2 (en) | 2017-09-12 | 2024-07-02 | Magnus Metal Ltd. | Device and method for additive casting of metallic parts |
| CN108582416A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-28 | 湖南筑巢智能科技有限公司 | 一种大中型陶瓷器制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ghazanfari et al. | A novel freeform extrusion fabrication process for producing solid ceramic components with uniform layered radiation drying | |
| Schlordt et al. | Robocasting of alumina hollow filament lattice structures | |
| CN204136193U (zh) | 基于打印模具的混凝土石膏陶瓷浆料的固态自由成型机 | |
| CN103909268A (zh) | 金属粉末浆料的大尺寸固态自由成型打印机及打印方法 | |
| CN105383059B (zh) | 多材料铺粉及成型的3d打印方法和打印装置 | |
| CN107962776B (zh) | 多功能sls打印产品清理装置 | |
| CN106003363B (zh) | 一种生物陶瓷坯体的3d打印方法 | |
| JP6482006B2 (ja) | 三次元造形装置 | |
| CN106001415B (zh) | 基于分层实体制造的激光3d打印砂型的方法 | |
| JP6216797B2 (ja) | 形成可能および／または崩壊し得る材料を切断するための器具、および方法 | |
| CN106634208A (zh) | 光固化喷射纳米墨水实现复合材料3d打印方法及打印机 | |
| JP6804322B2 (ja) | 三次元円筒形物体を造形するための方法およびデバイス | |
| JP6726598B2 (ja) | ３次元物体を製造するシステム | |
| CN107891598B (zh) | 一种单喷头压紧式3d打印机及其打印方法 | |
| CN111451499A (zh) | 一种含内部腔道类零件的激光选区熔化成形方法 | |
| CN204431733U (zh) | 一种基于选择性区域粘接的固体粉末3d打印机 | |
| CN104552938A (zh) | 一种3d打印快速成型装置 | |
| CN101032832A (zh) | 激光三维加工陶瓷坯体方法与装置 | |
| CN110202146B (zh) | 同步打印砂型支撑辅助增材制造金属零件的方法 | |
| CN203863023U (zh) | 三维打印机 | |
| CN108501357A (zh) | 一种塔吊式3d打印设备及方法 | |
| US20190126509A1 (en) | Method of Making Metal Objects by Casting | |
| CN103736323B (zh) | 一种过滤板及其生产方法 | |
| CN105235208B (zh) | 二维或三维物件喷印方法、快速喷印装置 | |
| US20230321723A1 (en) | Method for producing a 3d shaped article, and device using a sieve plate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NINGBO HIGH-TECH ZONE MULTIDIMENSIONAL SPACE TIME Free format text: FORMER OWNER: ZHANG YUANMING Effective date: 20150803 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150803 Address after: 1401-1404, room 315100, building B, three square building, No. 52, Hai Tong Road, Ningbo hi tech Zone, Zhejiang, China Patentee after: NINGBO HI-TECH ZONE DUOWEI SPACE-TIME TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 100071, room 2, building 1111, Fengyi garden, No. 3, Feng Feng hospital, Fengtai District, Beijing Patentee before: Zhang Yuanming |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150204 Termination date: 20180416 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |