CN213226728U - 一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及增材制造领域，具体涉及一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备。该设备中，DLP投影仪与反射镜安装于下层平台板上，窗口镜位于反射镜的正上方的上层平台板上，铺料装置与收料装置分别置于上层平台板两侧，铺料装置将浆料输送至离型膜上，通过离型膜传动主动轴组件拖动离型膜水平运动将浆料均匀的铺在离型膜上，z轴运动组件安装有成型基板，浆料层层曝光凝固成型于基板上，每层成型后的剩余浆料将由收料装置进行回收。采用离型膜传送成型的方式可以避免普通成型树脂槽在浆料粘度大的情况下z轴基板不易上升，同时收回的浆料可以及时的送回送料装置，每次可以配制较少的浆料即可完成一次打印过程，可以节省浆料降低使用成本。

Description

一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备

技术领域

本实用新型涉及增材制造领域，具体涉及一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备。

背景技术

光固化3D打印的雏形出现在1986年，美国博士Charles W Hull在其一篇论文中提出使用激光照射光敏树脂固化成型的三维打印概念，之后开发了第一台商业3D打印机。1988年，3D Systems公司基于SLA光固化成型原理，制造了世界上第一台SLA光固化打印机。

SLA技术是第一代光固化主流技术，它在国内有多种翻译叫法，如：立体光刻、立体印刷、光造型等等。SLA成型技术不仅世界上最早出现并实现商品化的一种快速成形技术，也是研究最深入、应用最广泛的快速成形技术之一。SLA成型技术的基本原理，就是主要通过利用紫外激光(355nm或405nm)为光源，并用振镜系统来控制激光光斑扫描，激光束在液态树脂表面勾画出物体的第一层形状，然后制作平台下降一定的距离(0.05～0.025mm之间)，再让固化层浸入液态树脂中，如此反复，最终完成实体打印。

SLA光固化技术发展十多年以后，出现了LCD、DLP光固化3D打印技术，其打印原理是面成型连续曝光，理论速度达到SLA光固化的数百倍。SLA固有光源光斑直径太大造成精度不够或者采用小光斑导致扫描成型时间过长，不适合高精度快速成型打印，而LCD、DLP光固化技术的出现则恰恰解决成型精度与速度的问题。

数字光处理(Digital Light Processing，缩写：DLP)是在SLA技术出现的十余年后才出现的，该技术也是业界公认的第二代光固化成型技术，距今也有20多年的发展历史了。DLP技术最早是由德州仪器开发出来的，主要是通过投影仪来逐层固化光敏聚合物液体，从而创建出3D打印对象的一种快速成型技术。这种成型技术首先利用切片软件把模型切薄片，投影机播放幻灯片，每一层图像在树脂层很薄的区域产生光聚合反应固化，形成零件的一个薄层，然后成型台移动一层，投影机继续播放下一张幻灯片，继续加工下一层，如此循环，直达打印结束，所以不但成型精度高，而且打印速度也非常快。

LCD光固化技术稍晚于DLP技术，LCD采用液晶板成像，利用光学投射穿过红绿蓝三原色滤镜过滤掉红外线和紫外线后，再将三原色投射穿过三片液晶板上，合成投影成像。由于该成型技术需要使用大功率紫外光照射，并利用透过的极少量紫外光进行固化成型。而LCD液晶屏本身就是怕紫外线的，被照射后会快速老化，同时该核心部件除了要经受耐热和高温散热的考验外，还要承受几十瓦405LED灯珠的数小时高强度烘烤，因此使用寿命非常短。若经常使用的话，其核心部件LCD屏寿命往往为1～2个月。不过，有少数LCD面板可以忍受紫外照射，于是出现了LCDmasking技术。

DLP式3D打印机又分为上投影式和下投影式。上投影式即光源在料槽上方，每固化一层成型平台下降一定距离，同时需要使用刮板将液面刮平。下投影式即投影仪在下方，树脂槽底部透明，内侧覆盖离型膜或者硅胶，以避免模型固化在槽上，每次成型平台上抬一个层厚的距离，高级的下投影机一般还具有离型膜分离结构。

通常的DLP光固化设备都配有一个树脂槽，成型基板浸入树脂槽中进行成型。对于粘度较小的树脂浆料来说，成型基板的上下运动阻力较小，可顺利完成打印过程。但对于粘度较高的树脂浆料(如：陶瓷粉体积分数在50％以上的陶瓷粉与光敏树脂混合浆料)，成型基板上下运动阻力较大，经常发生基板无法抬升的状况，导致打印无法进行。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以打印高粘度浆料的、高精度的、成型速度快的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，利用浆料搅拌的方式还可防止浆料的沉积，达到保障成型零件具有一致的致密性。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，包括：z轴运动组件、浆料循环系统、机架、铺料装置、离型膜传动从动轴组件、DLP投影仪、反射镜、离型膜传动主动轴组件、收料装置、窗口镜、下层平台板、上层平台板，具体结构如下：

机架设置于下层平台板上，上层平台板设置于机架的顶部，上层平台板与下层平台板平行，DLP投影仪、反射镜安装于机架内侧的下层平台板上，DLP投影仪的光源出口与反射镜相对应，窗口镜位于反射镜正上方的上层平台板顶部，收料装置与铺料装置分别并列安装于上层平台板顶部的左右两侧，离型膜在收料装置、铺料装置的底部与上层平台板之间穿过并形成离型膜水平移动通道，所述收料装置、铺料装置紧贴在离型膜的上方，离型膜传动主动轴组件与离型膜传动从动轴组件分别置于下层平台板上的机架左右两侧，收料装置与离型膜传动主动轴组件相对应，铺料装置与离型膜传动从动轴组件相对应；

离型膜卷安装在离型膜传动从动轴组件的从动轴上，从动轴上的离型膜穿过铺料装置的通道、收料装置的通道，连至离型膜传动主动轴组件的主动轴上；由主动轴旋转带动从动轴上的离型膜，紧贴窗口镜上方水平移动；浆料循环系统上的两台蠕动泵分别通过管路连接铺料装置、收料装置，铺料装置将蠕动泵201输出的浆料输送至离型膜上，通过离型膜传动主动轴组件拖动离型膜水平运动将浆料均匀的铺在离型膜上，z轴运动组件安装有成型基板，成型基板位于紧贴窗口镜的离型膜上方，浆料层层曝光凝固成型于成型基板上。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，采用摘掉滤光片后的DLP投影仪为光源，DLP投影仪由计算机控制，反射镜采用前镀膜光学反射镜，窗口镜为高透光学玻璃板；DLP投影仪的投影光经反射镜反射，透过窗口镜将光线照射至成型区域。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，z轴运动组件由步进或伺服电机、z轴驱动器、滑台连接件、成型基板、球形调平杆、套筒、水平连接板、压杆、压片组成，具体结构如下：

步进或伺服电机的输出端安装z轴驱动器，z轴驱动器通过滑台连接件依次安装套筒、球形调平杆、成型基板，由步进或伺服电机控制z轴驱动器上下移动，进一步带动成型基板升降，成型基板位于窗口镜的正上方；其中，滑台连接件的一侧下部安装水平连接板，水平连接板的底部安装套筒，套筒为柱形套筒与圆台形套筒的上下一体组合结构，套筒的顶部开口大于底部开口，球形调平杆的上端球形端通过压片卡设于套筒内腔下部，压片通过穿设于水平连接板的压杆连接固定，球形调平杆的下端与水平的成型基板中心孔通过螺纹连接；套筒与球形调平杆配合，形成水平调节结构。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，浆料循环系统由搅拌缸、两台蠕动泵及附属软管管路组成，搅拌缸包括电机、缸盖、缸筒、搅拌轴、搅拌桨、支架、进料口A、出料口、联轴器，具体结构如下：

缸筒安装于支架上，缸筒的顶部安装缸盖，缸盖的顶部安装电机，电机的输出端通过联轴器安装搅拌轴于缸筒内，搅拌轴的下端安装搅拌桨，电机带动搅拌轴及搅拌桨旋转；缸筒的侧面开设进料口A，缸筒的底部开设出料口；搅拌缸的出料口通过管路与第一台蠕动泵相连，所述蠕动泵的出料端通过管路连接铺料装置，第一台蠕动泵将浆料搅拌缸内储存的浆料补充至铺料装置；搅拌缸的进料口A通过管路与第二台蠕动泵相连，所述蠕动泵的进料端通过管路连接收料装置，第二台蠕动泵将每层打印剩余浆料吸入浆料搅拌缸。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，离型膜传动主动轴组件由安装板、步进或伺服电机、轴承座、主动轴、套筒、离型膜夹紧条、缠绕杆组成，具体结构如下：

竖向设置的安装板中部开孔处安装轴承座，主动轴安装在轴承座上，主动轴上装有套筒，套筒由蝶形螺母锁紧固定，套筒上安装有离型膜夹紧条，以便将离型膜固定在卷料套筒上并能随主动轴旋转，缠绕杆安装在主动轴侧上方，离型膜的一端经过缠绕杆与离型膜夹紧条连接，主动轴的末端与步进或伺服电机的输出端连接，由伺服电机或步进电机驱动。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，离型膜传动从动轴组件由安装板、电磁制动器、轴承座、从动轴、离型膜卷、夹紧片、离型膜计数装置组成，具体结构如下：

竖向设置的安装板中部开孔处安装轴承座，从动轴安装在轴承座上，离型膜卷安装于从动轴上，夹紧片置于从动轴上离型膜卷两侧并由蝶形螺母锁紧，从动轴的末端安装电磁制动器，离型膜计数装置安装于从动轴的侧上方；

离型膜计数装置由缠绕杆、橡胶滚轴、光线计数器及遮光指针组成，缠绕杆、橡胶滚轴相对平行设置于安装板的一侧，缠绕杆位于橡胶滚轴侧下方，光线计数器安装在缠绕杆上，遮光指针安装在橡胶滚轴上，光线计数器与遮光指针相对应，离型膜缠绕在橡胶滚轴和缠绕杆上，离型膜依次紧贴于橡胶滚轴的顶部和缠绕杆的底部。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，铺料装置由储料槽、安装板、固定夹、铺料刮板、调节螺丝A、进料口B、调节螺丝B组成，具体结构如下：

铺料刮板安装在储料槽的一侧，储料槽卡在两侧安装板凹槽内并由固定夹夹紧，铺料刮板底部、上层平台板与两个安装板之间形成离型膜的通道，铺料刮板底部两侧分别加工与水平面呈角度α、β的倾斜斜面；铺料刮板为立板和横板一体的直角形结构，铺料刮板顶部横板两端设有调节螺丝A、调节螺丝B，调节螺丝A、调节螺丝B分别穿过所述横板与横板底部的储料槽接触，通过调节螺丝A、调节螺丝B带动铺料刮板上下微调，进一步调节铺料刮板底部与离型膜之间的铺料厚度；储料槽的上方设有进料口B，进料口B通过管路连接一台蠕动泵。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，α、β角度均为30°～60°，铺料厚度在30微米～500微米之间。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，收料装置由固定夹、安装板、前夹紧块、后夹紧块、胶皮条、收料口组成，具体结构如下：

前夹紧块与后夹紧块相对设置组成长方体块状结构，所述长方体块状结构卡在两侧安装板凹槽内并由固定夹夹紧，所述长方体块状结构、上层平台板与两个安装板之间形成离型膜的通道，前夹紧块与后夹紧块的相对面为圆弧形，后夹紧块与前夹紧块相对应面的底部开设弧形凹槽，所述弧形凹槽中设置胶皮条，前夹紧块与后夹紧块将胶皮条夹紧呈圆弧形；前夹紧块上设有收料口，收料口的上端通过管路连接一台蠕动泵，收料口下端穿过前夹紧块，并与前夹紧块底部的凹槽相通，所述凹槽与离型膜的通道相对应。

所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，凹槽的尺寸为：长度30mm～60mm、宽度4mm～6mm、深度3mm～6mm。

本实用新型的优点及有益效果是：

本实用新型基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，包括设备机架、DLP投影仪、反射镜、窗口镜、离型膜传动主动轴组件、离型膜传动从动轴组件、铺料装置、收料装置、z轴运动组件及浆料循环系统。DLP投影仪与反射镜安装于下层平台板上，窗口镜位于反射镜的正上方的上层平台板上，铺料装置与收料装置分别置于上层平台板两侧，铺料装置将浆料输送至离型膜上，通过离型膜传动主动轴组件拖动离型膜水平运动将浆料均匀的铺在离型膜上，z轴运动组件安装有成型基板，浆料层层曝光凝固成型于基板上，每层成型后的剩余浆料将由收料装置进行回收。采用离型膜传送成型的方式可以避免普通成型树脂槽在浆料粘度大的情况下z轴基板不易上升，同时收回的浆料可以及时的送回送料装置，每次可以配制较少的浆料即可完成一次打印过程，可以节省浆料降低使用成本。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例主示意图。

图2为离型膜传动主动轴组件结构图。

图3为离型膜传动从动轴组件结构图。

图4为离型膜传输计数装置结构图。

图5为铺料装置结构图。

图6为铺料装置剖视图。

图7为收料装置结构图。

图8为收料装置底部视图。

图9为z轴运动组件放大图。

图10为成型基板水平调节结构。

图11为浆料循环系统原理图。

图12为搅拌缸结构图。

图中序号：

1-z轴运动组件；101-步进或伺服电机；102-z轴驱动器；103-滑台连接件；104-成型基板；105-球形调平杆；106-套筒；107-水平连接板；108-压杆；109-压片。

2-浆料循环系统；201-蠕动泵；202-电机；203-缸盖；204-缸筒；205-搅拌轴；206-搅拌桨；207-支架；208-进料口A；209-出料口；210-联轴器；211-搅拌缸。

3-机架。

4-铺料装置；401-储料槽；402-安装板；403-固定夹；404-铺料刮板；405-调节螺丝A；406-进料口B；407-调节螺丝B。

5-离型膜传动从动轴组件；501-安装板；502-电磁制动器；503-轴承座；504-从动轴；505-离型膜卷；506-夹紧片；507-缠绕杆；508-橡胶滚轴；509-光线计数器；510-遮光指针。

601-DLP投影仪；602-反射镜。

7-离型膜传动主动轴组件；701-安装板；702-步进或伺服电机；703-轴承座；704-主动轴；705-套筒；706-离型膜夹紧条；707-缠绕杆。

8-收料装置；801-固定夹；802-安装板；803-前夹紧块；804-后夹紧块；805-胶皮条；806-收料口。

9-窗口镜；10-下层平台板；11-上层平台板。

具体实施方式

以下，结合附图就较佳实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1-图12所示，本实用新型基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，主要包括：z轴运动组件1、浆料循环系统2、机架3、铺料装置4、离型膜传动从动轴组件5、DLP投影仪601、反射镜602、离型膜传动主动轴组件7、收料装置8、窗口镜9、下层平台板10、上层平台板11等，其结构特点仅是改变传统光固化机在料槽中储料成型的方式，采用离型膜传输薄层浆料固化成型的方法，去掉料槽，增加了离型膜传动主动轴组件7、离型膜传动从动轴组件5、铺料装置4、收料装置8及浆料循环系统2。

具体结构如下：

如图1-图4所示，机架3设置于下层平台板10上，上层平台板11设置于机架3的顶部，上层平台板11与下层平台板10平行，DLP投影仪601、反射镜602安装于机架3内侧的下层平台板10上，DLP投影仪601的光源出口与反射镜602相对应，窗口镜9位于反射镜602正上方的上层平台板11顶部，收料装置8与铺料装置4分别并列安装于上层平台板11顶部的左右两侧，收料装置8、铺料装置4的底部与上层平台板11之间形成离型膜水平移动通道，所述收料装置8、铺料装置4紧贴在离型膜的上方，离型膜在收料装置8、铺料装置4的底部与上层平台板11之间穿过，离型膜传动主动轴组件7与离型膜传动从动轴组件5分别置于下层平台板10上的机架3左右两侧，收料装置8与离型膜传动主动轴组件7相对应，铺料装置4与离型膜传动从动轴组件5相对应。

离型膜卷505安装在离型膜传动从动轴组件5的从动轴504上，从动轴504上的离型膜穿过铺料装置4的通道、收料装置8的通道，连至离型膜传动主动轴组件7的主动轴704上。由主动轴704旋转带动从动轴504上的离型膜，紧贴窗口镜9上方水平移动。浆料循环系统2上的两台蠕动泵201分别通过管路连接铺料装置4、收料装置8，铺料装置4将蠕动泵201输出的浆料输送至离型膜上，通过离型膜传动主动轴组件7拖动离型膜水平运动将浆料均匀的铺在离型膜上，z轴运动组件1安装有成型基板104，成型基板104位于紧贴窗口镜9的离型膜上方，浆料层层曝光凝固成型于成型基板104上，每层浆料固化成型后，离型膜就会水平移动一定距离并重新铺料，离型膜带着的剩余浆料穿过收料装置8的通道，将由收料装置8通过蠕动泵201进行浆料回收。

本实施例中，光源采用摘掉滤光片后的DLP投影仪601，DLP投影仪601由计算机控制，反射镜602采用前镀膜光学反射镜，窗口镜9为高透光学玻璃板。DLP投影仪601的投影光经反射镜602反射，透过窗口镜9将光线照射至成型区域。离型膜采用料卷的形式，其作用是使均匀铺在离型膜上的浆料固化后，在z轴运动组件1升起的拉力下将已固化部分与离型膜分离。

如图1、图9、图10所示，z轴运动组件1由步进或伺服电机101、z轴驱动器102、滑台连接件103、成型基板104、球形调平杆105、套筒106、水平连接板107、压杆108、压片109等组成，具体结构如下：

步进或伺服电机101的输出端安装z轴驱动器102，z轴驱动器102通过滑台连接件103依次安装套筒106、球形调平杆105、成型基板104，由步进或伺服电机101控制z轴驱动器102上下移动，进一步带动成型基板104升降，成型基板104位于窗口镜9的正上方。其中，滑台连接件103的一侧下部安装水平连接板107，水平连接板107的底部安装套筒106，套筒106为柱形套筒与圆台形套筒的上下一体组合结构，套筒106的顶部开口大于底部开口，球形调平杆105的上端球形端通过压片109卡设于套筒106内腔下部，压片109通过穿设于水平连接板107的压杆108连接固定，球形调平杆105的下端与水平的成型基板104中心孔通过螺纹连接。套筒106与球形调平杆105配合的水平调节结构，以便快速调平成型基板104。

如图1、图11、图12所示，浆料循环系统2由搅拌缸211、两台蠕动泵201及附属软管管路等组成，搅拌缸211包括电机202、缸盖203、缸筒204、搅拌轴205、搅拌桨206、支架207、进料口A208、出料口209、联轴器210，具体结构如下：

缸筒204安装于支架207上，缸筒204的顶部安装缸盖203，缸盖203的顶部安装电机202，电机202的输出端通过联轴器210安装搅拌轴205于缸筒204内，搅拌轴205的下端安装搅拌桨206，电机202带动搅拌轴205及搅拌桨206旋转。缸筒204的侧面开设进料口A208，缸筒204的底部开设出料口209。搅拌缸211的出料口209通过管路与第一台蠕动泵201相连，所述蠕动泵201的出料端通过管路连接铺料装置4，第一台蠕动泵201将浆料搅拌缸211内储存的浆料补充至铺料装置4；搅拌缸211的进料口A208通过管路与第二台蠕动泵201相连，所述蠕动泵201的进料端通过管路连接收料装置8，第二台蠕动泵201将每层打印剩余浆料吸入浆料搅拌缸211。

结合图1、图9-图12可以看出，浆料循环系统2工作方式为：每层打印后的剩余浆料通过第二台蠕动泵201的带动，从收料装置8的收料口进入软管输送至搅拌缸211，然后在第一台蠕动泵201的作用下浆料，由搅拌缸211补充至铺料装置4的储料槽中，其中搅拌缸211在设备的背面安装。

如图1、图2所示，离型膜传动主动轴组件7由安装板701、步进或伺服电机702、轴承座703、主动轴704、套筒705、离型膜夹紧条706、缠绕杆707等组成，具体结构如下：

竖向设置的安装板701中部开孔处安装轴承座703，主动轴704安装在轴承座703上，主动轴704上装有套筒705，套筒705由蝶形螺母锁紧固定，套筒705上安装有离型膜夹紧条706，以便将离型膜固定在卷料套筒705上并能随主动轴704旋转，缠绕杆707安装在主动轴704侧上方，主动轴704的末端与步进或伺服电机702的输出端连接，由伺服电机或步进电机702驱动。离型膜的一端经过缠绕杆707与离型膜夹紧条706连接，离型膜紧贴于缠绕杆707，使离型膜具有一定的张力。

如图1、图3、图4所示，离型膜传动从动轴组件5由安装板501、电磁制动器502、轴承座503、从动轴504、离型膜卷505、夹紧片506、离型膜计数装置等组成，具体结构如下：

竖向设置的安装板501中部开孔处安装轴承座503，从动轴504安装在轴承座503上，离型膜卷505安装于从动轴504上，夹紧片506置于从动轴504上离型膜卷505两侧并由蝶形螺母锁紧，从动轴504的末端安装电磁制动器502，离型膜计数装置安装于从动轴504的侧上方。

离型膜计数装置由缠绕杆507、橡胶滚轴508、光线计数器509及遮光指针510组成，缠绕杆507、橡胶滚轴508相对平行设置于安装板501的一侧，缠绕杆507位于橡胶滚轴508侧下方，光线计数器509安装在缠绕杆507上，遮光指针510安装在橡胶滚轴508上，光线计数器509与遮光指针510相对应，离型膜缠绕在橡胶滚轴508和缠绕杆507上，离型膜依次紧贴于橡胶滚轴508的顶部和缠绕杆507的底部。

离型膜传输时，离型膜与橡胶滚轴508产生的摩擦力可带动橡胶滚轴508旋转，安装在橡胶滚轴508上的遮光指针510也随橡胶滚轴508一同旋转，每旋转一周即可遮挡光线计数器509一次即计数一次，此计数装置可用来控制离型膜传输距离，记录离型膜传输长度，控制离型膜传输速度。

由于在成型过程中，已成型部分不断要与离型膜分离，每固化一层就要分离一次，固需在离型膜传动从动轴504轴端安装电磁制动器502，每次离型膜与已固化部分分离时，电磁制动器502将从动轴504抱死，从而使离型膜固定不动，避免在分离过程中离型膜被粘起。

如图1、图5、图6所示，铺料装置4由储料槽401、安装板402、固定夹403、铺料刮板404、调节螺丝A405、进料口B406、调节螺丝B407等组成，具体结构如下：

铺料刮板404安装在储料槽401的一侧，储料槽401卡在两侧安装板402凹槽内并由固定夹403夹紧，铺料刮板404底部、上层平台板11与两个安装板402之间形成离型膜的通道，铺料刮板404底部两侧分别加工与水平面呈角度α、β的倾斜斜面，α、β角度均为30°～60°。铺料刮板404为立板和横板一体的直角形结构，铺料刮板404顶部横板两端设有调节螺丝A405、调节螺丝B407，调节螺丝A405、调节螺丝B407分别穿过所述横板与横板底部的储料槽401接触，通过调节螺丝A405、调节螺丝B407带动铺料刮板404上下微调，可进一步调节铺料刮板404底部与离型膜之间的铺料厚度在30微米～500微米之间。储料槽401的上方设有进料口B406，进料口B406通过管路连接一台蠕动泵201。工作时，浆料由进料口B406流入储料槽401，随着离型膜的移动及铺料刮板404的作用，将浆料均匀的铺在离型膜上。

如图1、图7、图8所示，收料装置8由固定夹801、安装板802、前夹紧块803、后夹紧块804、胶皮条805、收料口806等组成，具体结构如下：

前夹紧块803与后夹紧块804相对设置组成长方体块状结构，所述长方体块状结构卡在两侧安装板802凹槽内并由固定夹801夹紧，所述长方体块状结构、上层平台板11与两个安装板802之间形成离型膜的通道，前夹紧块803与后夹紧块804的相对面为圆弧形，后夹紧块804与前夹紧块803相对应面的底部开设弧形凹槽，所述弧形凹槽中设置胶皮条805，前夹紧块803与后夹紧块804将胶皮条805夹紧呈圆弧形，圆弧形胶皮条805的作用是：将每层固化后的剩余浆料从离型膜上刮下，并随着离型膜的水平移动使剩余浆料集中于收料口806下方。前夹紧块803上设有收料口806，收料口806的上端通过管路连接一台蠕动泵201，收料口806下端穿过前夹紧块803，并与前夹紧块803底部的凹槽相通，所述凹槽与离型膜的通道相对应，以便于蠕动泵抽取刮下浆料时产生负压，所述凹槽的尺寸为：长度30mm～60mm、宽度4mm～6mm、深度3mm～6mm。

如图1-图12所示，本实用新型陶瓷浆料的DLP光固化3D打印设备打印前需要进行准备工作，具体步骤如下：

首先确保DLP投影仪601与计算机相连，然后将3D打印驱动板与计算机相连，由3D打印驱动板配合计算机来控制成型基板104的上升与下降，以及控制主动轴704的旋转。

开启DLP投影仪601，若投影至窗口镜9的图像不清晰，则调整反射镜602角度及投影仪焦距，直至图像清晰可见。

打印前，结合图8，使用水平仪测量成型基板104是否水平，若不水平则调节球形调平杆105进行角度调节。

在计算机上设置打印层厚、曝光时间、运行速率等参数，然后对三维模型进行切片。

在搅拌缸211中预先加入适量浆料并开启搅拌，在铺料装置4的储料槽401中加入适量浆料待用。

准备工作完成后，开始进行打印，首先主动轴704会旋转带动离型膜水平移动，将储料槽401中的浆料均匀铺在离型膜上。

随后z轴运动组件1的成型基板104下降至与窗口镜9一个层厚的距离，DLP投影仪601投影光将这一层固化。

固化一层之后，z轴运动组件1的成型基板104上升一定距离使固化层与离型膜分离，随后主动轴704继续旋转带动离型膜水平移动并铺料，准备下一层的打印。

如此往复循环运动，整个过程由计算机自动进行，直到打印完成。

每层打印的剩余浆料由收料装置8回收至搅拌缸211再次利用。

当储料槽401中的浆料下降到警戒位时，则搅拌缸中的浆料会补充至储料槽。

打印结束后，成型基板104、铺料装置4、收料装置8均可拆卸清洗，浆料循环系统2可用清水或酒精循环清洗。

结果表明，本实用新型打印过程中，离型膜传动主动轴704旋转带动透光离型膜移动，第一台蠕动泵201不断供应新的浆料并通过铺料装置4平铺在透光离型膜上，成型基板104一层层的打印工件，第二台蠕动泵201不断的回收浆料，从而保证材料100％的循环使用率。

Claims (10)

1.一种基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，包括：z轴运动组件、浆料循环系统、机架、铺料装置、离型膜传动从动轴组件、DLP投影仪、反射镜、离型膜传动主动轴组件、收料装置、窗口镜、下层平台板、上层平台板，具体结构如下：

机架设置于下层平台板上，上层平台板设置于机架的顶部，上层平台板与下层平台板平行，DLP投影仪、反射镜安装于机架内侧的下层平台板上，DLP投影仪的光源出口与反射镜相对应，窗口镜位于反射镜正上方的上层平台板顶部，收料装置与铺料装置分别并列安装于上层平台板顶部的左右两侧，离型膜在收料装置、铺料装置的底部与上层平台板之间穿过并形成离型膜水平移动通道，所述收料装置、铺料装置紧贴在离型膜的上方，离型膜传动主动轴组件与离型膜传动从动轴组件分别置于下层平台板上的机架左右两侧，收料装置与离型膜传动主动轴组件相对应，铺料装置与离型膜传动从动轴组件相对应；

离型膜卷安装在离型膜传动从动轴组件的从动轴上，从动轴上的离型膜穿过铺料装置的通道、收料装置的通道，连至离型膜传动主动轴组件的主动轴上；由主动轴旋转带动从动轴上的离型膜，紧贴窗口镜上方水平移动；浆料循环系统上的两台蠕动泵分别通过管路连接铺料装置、收料装置，铺料装置将蠕动泵201输出的浆料输送至离型膜上，通过离型膜传动主动轴组件拖动离型膜水平运动将浆料均匀的铺在离型膜上，z轴运动组件安装有成型基板，成型基板位于紧贴窗口镜的离型膜上方，浆料层层曝光凝固成型于成型基板上。

2.按照权利要求1所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，采用摘掉滤光片后的DLP投影仪为光源，DLP投影仪由计算机控制，反射镜采用前镀膜光学反射镜，窗口镜为高透光学玻璃板；DLP投影仪的投影光经反射镜反射，透过窗口镜将光线照射至成型区域。

3.按照权利要求1所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，z轴运动组件由步进或伺服电机、z轴驱动器、滑台连接件、成型基板、球形调平杆、套筒、水平连接板、压杆、压片组成，具体结构如下：

步进或伺服电机的输出端安装z轴驱动器，z轴驱动器通过滑台连接件依次安装套筒、球形调平杆、成型基板，由步进或伺服电机控制z轴驱动器上下移动，进一步带动成型基板升降，成型基板位于窗口镜的正上方；其中，滑台连接件的一侧下部安装水平连接板，水平连接板的底部安装套筒，套筒为柱形套筒与圆台形套筒的上下一体组合结构，套筒的顶部开口大于底部开口，球形调平杆的上端球形端通过压片卡设于套筒内腔下部，压片通过穿设于水平连接板的压杆连接固定，球形调平杆的下端与水平的成型基板中心孔通过螺纹连接；套筒与球形调平杆配合，形成水平调节结构。

4.按照权利要求1所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，浆料循环系统由搅拌缸、两台蠕动泵及附属软管管路组成，搅拌缸包括电机、缸盖、缸筒、搅拌轴、搅拌桨、支架、进料口A、出料口、联轴器，具体结构如下：

缸筒安装于支架上，缸筒的顶部安装缸盖，缸盖的顶部安装电机，电机的输出端通过联轴器安装搅拌轴于缸筒内，搅拌轴的下端安装搅拌桨，电机带动搅拌轴及搅拌桨旋转；缸筒的侧面开设进料口A，缸筒的底部开设出料口；搅拌缸的出料口通过管路与第一台蠕动泵相连，所述蠕动泵的出料端通过管路连接铺料装置，第一台蠕动泵将浆料搅拌缸内储存的浆料补充至铺料装置；搅拌缸的进料口A通过管路与第二台蠕动泵相连，所述蠕动泵的进料端通过管路连接收料装置，第二台蠕动泵将每层打印剩余浆料吸入浆料搅拌缸。

5.按照权利要求1所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，离型膜传动主动轴组件由安装板、步进或伺服电机、轴承座、主动轴、套筒、离型膜夹紧条、缠绕杆组成，具体结构如下：

竖向设置的安装板中部开孔处安装轴承座，主动轴安装在轴承座上，主动轴上装有套筒，套筒由蝶形螺母锁紧固定，套筒上安装有离型膜夹紧条，以便将离型膜固定在卷料套筒上并能随主动轴旋转，缠绕杆安装在主动轴侧上方，离型膜的一端经过缠绕杆与离型膜夹紧条连接，主动轴的末端与步进或伺服电机的输出端连接，由伺服电机或步进电机驱动。

6.按照权利要求1所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，离型膜传动从动轴组件由安装板、电磁制动器、轴承座、从动轴、离型膜卷、夹紧片、离型膜计数装置组成，具体结构如下：

竖向设置的安装板中部开孔处安装轴承座，从动轴安装在轴承座上，离型膜卷安装于从动轴上，夹紧片置于从动轴上离型膜卷两侧并由蝶形螺母锁紧，从动轴的末端安装电磁制动器，离型膜计数装置安装于从动轴的侧上方；

离型膜计数装置由缠绕杆、橡胶滚轴、光线计数器及遮光指针组成，缠绕杆、橡胶滚轴相对平行设置于安装板的一侧，缠绕杆位于橡胶滚轴侧下方，光线计数器安装在缠绕杆上，遮光指针安装在橡胶滚轴上，光线计数器与遮光指针相对应，离型膜缠绕在橡胶滚轴和缠绕杆上，离型膜依次紧贴于橡胶滚轴的顶部和缠绕杆的底部。

7.按照权利要求1所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，铺料装置由储料槽、安装板、固定夹、铺料刮板、调节螺丝A、进料口B、调节螺丝B组成，具体结构如下：

铺料刮板安装在储料槽的一侧，储料槽卡在两侧安装板凹槽内并由固定夹夹紧，铺料刮板底部、上层平台板与两个安装板之间形成离型膜的通道，铺料刮板底部两侧分别加工与水平面呈角度α、β的倾斜斜面；铺料刮板为立板和横板一体的直角形结构，铺料刮板顶部横板两端设有调节螺丝A、调节螺丝B，调节螺丝A、调节螺丝B分别穿过所述横板与横板底部的储料槽接触，通过调节螺丝A、调节螺丝B带动铺料刮板上下微调，进一步调节铺料刮板底部与离型膜之间的铺料厚度；储料槽的上方设有进料口B，进料口B通过管路连接一台蠕动泵。

8.按照权利要求7所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，α、β角度均为30°～60°，铺料厚度在30微米～500微米之间。

9.按照权利要求1所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，收料装置由固定夹、安装板、前夹紧块、后夹紧块、胶皮条、收料口组成，具体结构如下：

前夹紧块与后夹紧块相对设置组成长方体块状结构，所述长方体块状结构卡在两侧安装板凹槽内并由固定夹夹紧，所述长方体块状结构、上层平台板与两个安装板之间形成离型膜的通道，前夹紧块与后夹紧块的相对面为圆弧形，后夹紧块与前夹紧块相对应面的底部开设弧形凹槽，所述弧形凹槽中设置胶皮条，前夹紧块与后夹紧块将胶皮条夹紧呈圆弧形；前夹紧块上设有收料口，收料口的上端通过管路连接一台蠕动泵，收料口下端穿过前夹紧块，并与前夹紧块底部的凹槽相通，所述凹槽与离型膜的通道相对应。

10.按照权利要求9所述的基于光固化成型的陶瓷增材制造设备，其特征在于，凹槽的尺寸为：长度30mm～60mm、宽度4mm～6mm、深度3mm～6mm。

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