CN204566707U - 基于微滴喷射的粉末床三维打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于微滴喷射的粉末床三维打印机，包括成形缸、供粉缸、轮廓成形喷头、粘接剂喷头以及喷头运动控制单元，成形缸可通过传动丝杠沿基础平向来回移动，在成形缸内设有可升降的成形托板，轮廓成形喷头和粘接剂喷头并行设置在成形缸移动区域的上方，其中轮廓成形喷头设置在一个平向丝杠组上并可在喷头运动控制单元驱动下沿平向面正交X、Y轴移动，粘接剂喷头设置在一个平向同步带组上并可在喷头运动控制单元驱动下沿平向面正交X、Y轴移动，供粉缸设置在成形缸的上方。采用该三维打印机可以在保证粘接成形的前提下，有效提高制件边缘的分辨率、方便粘结成形后快速取制件，从而提高设备整体的制作效率。

Description

基于微滴喷射的粉末床三维打印机

技术领域

本实用新型属于成型设备技术领域，涉及一种增材制造成型装置，具体涉及一种利用微滴喷射技术原理制造出三维物体实物的粉末床三维打印成型机。

背景技术

粉末床三维打印技术由于具有成形过程自动化程度高、加工速度快、生产周期短以及能够实现比较精细的尺寸成型等特点，近年来已被广泛应用于多种制造领域。但目前为本领域公知的粉末床三维打印技术在实际应用中还存在有制件轮廓不清晰、粘结剂在粉末中扩散可控性差、制件不好取、后处理麻烦、粘结剂喷头易赌等缺点，尤其是存在着粘结成形的制件取出不方便、粘结剂扩散造成制件边缘不清晰等不利于后处理的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种基于微滴喷射的粉末床三维打印机，采用该三维打印机可以在保证粘接成形的前提下，有效提高制件边缘的分辨率、方便粘结成形后快速取制件，从而提高设备整体的制作效率以及增加制件表面强度，防止制件破碎。

为了达到上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种基于微滴喷射的粉末床三维打印机，包括成形缸、供粉缸、轮廓成形喷头、粘接剂喷头以及喷头运动控制单元，成形缸通过传动丝杠安装在基础上，并可通过传动丝杠沿基础平向来回移动，在成形缸内设有由升降机操纵做上下起降的成形托板，轮廓成形喷头和粘接剂喷头并行设置在成形缸移动区域的上方，其中轮廓成形喷头设置在一个平向丝杠组上并可在喷头运动控制单元驱动下沿平向面正交X、Y轴移动，粘接剂喷头设置在一个平向同步带组上并可在喷头运动控制单元驱动下沿平向面正交X、Y轴移动，供粉缸设置在成形缸的上方。

上述基于微滴喷射的粉末床三维打印机中，所述的成形缸移动区域包括轮廓成形区域和填充成形区域，成形缸可通过传动丝杠在轮廓成形区域和填充成形区域间来回移动。

上述基于微滴喷射的粉末床三维打印机中，在成形缸内的成形托板上设有成形轮廓及支撑。

上述基于微滴喷射的粉末床三维打印机中，成形缸内设的升降机为一个可在电机操控下工作的上下移动绞架。

上述基于微滴喷射的粉末床三维打印机中，成形缸内设有粉末回收缸。

上述基于微滴喷射的粉末床三维打印机中，轮廓成型喷头可以是液体喷头或是丝状喷头。

与现有粉末床三维打印技术相比，本实用新型由于在结构上采用了并行布置轮廓成型喷头和内部填充喷头的设计，可单独对成型制件的轮廓进行打印，可以有效的保证成型制件轮廓边缘的清晰度，成型轮廓可以作为制件本身的一部分也可在后处理过程中去除。整体设备实现了对成型质量的保障，具有设备结构简单、成本低、加工后成型实体尺寸变形量小以及便于操作等优点。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施例的总装结构示意图。

图中各数字标号名称分别是：1－传动丝杠，2－成形缸，3－升降机，4－成形托板，5－成形轮廓及支撑，6－平向丝杠组，7－粘接剂填充区域,8－未粘接粉末,9－轮廓成形喷头，10－供粉缸，11－平向同步带组，12－粘接剂喷头。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。

参见图1，本实用新型所述的基于微滴喷射的粉末床三维打印机是一种利用微滴喷射技术并结合计算机科学、材料学、电机学、化学和机械工程学等学科原理，在计算机控制下分层粘结成形逐层累加制造出三维物体的成形打印装置，它由成形缸2、供粉缸10、轮廓成形喷头9、粘接剂喷头12、传动丝杠1、平向丝杠组6(即平向面正交X、Y向丝杠组，图中只显示了一个方向)、平向同步带组11(即平向面正交X、Y向同步带组)以及电机、喷头运动控制单元等组成。成形缸2通过传动丝杠1安装在基础(地面或工作台)上，并可通过传动丝杠1沿基础平向来回移动，实现在轮廓成形区域与填充成形区域来回转移。在成形缸2内设有成形托板(成形支撑板)4、升降机3(上下移动绞架)、限位开关、粉末收集缸等，其中成形托板4可在升降机3作用下实现竖直轴(Z轴)方向上的上下移动，在成形托板4上进行制件轮廓及支撑5的制作。轮廓成形喷头9和粘接剂喷头12并行设置在成形缸2移动区域的上方。轮廓成形喷头9可在喷头运动控制单元作用下通过平向丝杠组6实现轮廓成形区域内X、Y方向运动，使轮廓成形喷头实现成形区域的精密运动，从而限定后续粘结剂渗透范围。粘接剂喷头12可在喷头运动控制单元作用下通过平向同步带组11实现填充成形区域内X、Y方向运动，由于带传动往复运行优于丝杠传动，故可以满足填充扫描的快速往复运动。供粉缸10在轮廓成形区域和填充成形区域之间固定，供粉缸中设有供粉棘轮、刮板、滚子、检测开关等，用于实现对成形缸2供粉。

本实用新型的工作步骤为：

1)利用计算机对制件进行分层处理，分层截面信息分为轮廓扫描信息和内部填充扫描信息，其中轮廓信息包含支撑信息、扫描路径液滴半径补偿等信息，填充扫描信息则包含每层不同的扫描方式，为了让粘结剂更加均匀分散，采取一层X方向扫描下一层Y方向扫描的方式进行加工；

2)在控制软件程序的驱动下，成形缸2运动复位清零，根据计算机处理的截面信息轮廓成形喷头先进行底部轮廓以及支撑的喷射扫描；

3)底部轮廓扫描结束后，使成形托板4下降一个层厚，通过轮廓成形喷头9喷射轮廓材料(如石蜡等)形成第一层轮廓(喷射位置已在分层时候考虑半径补偿)；

4)轮廓扫描完成等待三秒待轮廓材料完全凝固后，使成形缸2在底端传动丝杠1的带动下移动至填充成形区域(两个区域的零点设置为相应区域对应的相同坐标值处，以确保填充扫描喷射的准确性)；成形缸2在移动过程中，供粉缸棘轮在电机的驱动下转动适当供粉，刮板刮平后滚子压平保证粉末的致密性，其中刮板底部水平位置略高于滚子圆弧最低处，以便压实粉末后，层厚和计算机分层厚度一致；供粉棘轮和压实滚子由同一电机驱动实现同步工作，这样轮廓材料的位置不会发生变化；

5)成形缸2移动到填充成形区域后，使粘结剂喷头12在程序控制下进行粘结剂喷射，对粉末进行粘结；本实用新型由于在粉末粘结剂喷射前对粉末的轮廓进行了固定，有效地减少了粘结剂在粉末中的多余扩散，对于制件上段悬空的部位在轮廓扫描的时候提前喷射支撑，从而保证Z方向的精度；粘结剂喷射完成后不需要等待粘结剂与粉末粘结反应结束就可以取件，减小了后处理的时间，在保证制件质量的同时降低了制作时间；

6)喷射完成后，成形缸2返回轮廓成形区域，之后重复步骤3)～5),直至制件完成，再使成形缸2内的成形托板4上升，扫除石蜡外多余的粉末；待粉末与粘结剂反应完全后，进行冷冻抽干水分、烧结等一系列后处理。

Claims (6)

1.一种基于微滴喷射的粉末床三维打印机，包括成形缸(2)、供粉缸(10)、轮廓成形喷头(9)、粘接剂喷头(12)以及喷头运动控制单元，其特征在于：成形缸(2)通过传动丝杠(1)安装在基础上，并可通过传动丝杠(1)沿基础平向来回移动，在成形缸(2)内设有由升降机(3)操纵做上下起降的成形托板(4)，轮廓成形喷头(9)和粘接剂喷头(12)并行设置在成形缸(2)移动区域的上方，其中轮廓成形喷头(9)设置在一个平向丝杠组(6)上并可在喷头运动控制单元驱动下沿平向面正交X、Y轴移动，粘接剂喷头(12)设置在一个平向同步带组(11)上并可在喷头运动控制单元驱动下沿平向面正交X、Y轴移动，供粉缸(10)设置在成形缸(2)的上方。

2.根据权利要求1所述的基于微滴喷射的粉末床三维打印机，其特征在于：成形缸(2)移动区域包括轮廓成形区域和填充成形区域，成形缸(2)可通过传动丝杠(1)在轮廓成形区域和填充成形区域间来回移动。

3.根据权利要求1所述的基于微滴喷射的粉末床三维打印机，其特征在于：在成形缸内的成形托板(4)上设有成形轮廓及支撑(5)。

4.根据权利要求1所述的基于微滴喷射的粉末床三维打印机，其特征在于：成形缸(2)内设的升降机(3)为一个可在电机操控下工作的上下移动绞架。

5.根据权利要求1所述的基于微滴喷射的粉末床三维打印机，其特征在于：成形缸(2)内设有粉末回收缸。

6.根据权利要求1所述的基于微滴喷射的粉末床三维打印机，其特征在于：轮廓成型喷头(9)是液体喷头或丝状喷头。