WO2023231762A1 - 一种粘弹膏体材料高精度3d打印设备及打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备及打印方法，包括以下步骤：（1）将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在成型台上，得到单层粗铺膏体；（2）利用刮刀，在上述挤出的单层膏体上做刮平动作，得到薄层膏体，然后固化，得到单层坯体；（3）成型台下降，将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在步骤（2）的单层坯体上，得到单层粗铺膏体；（4）重复上述步骤，直至符合打印件高度，完成粘弹膏体材料的3D打印。本发明创造性提出粘弹膏体材料高精度3D打印方法，仅需要根据零件结构挤出材料，显著降低了原材料消耗，更主要的，精度依旧可以保持很高。
Description
本发明属于增材制造技术，具体涉及一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备及打印方法。
增材制造技术，俗称3D打印技术，该技术首先将需要打印的零件建立三维模型，然后按试验需求对数据进行分层切片并传输到3D打印设备，以喷墨打印技术（Ink-jet Printing，IJP）、三维打印成型（Three Dimensional Printing，3DP）、熔化沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，FDM）、直接自由成型（Direct Ink Writing，DIW）、激光选区烧结/熔融（Selective Laser Sintering/Melting，SLS/SLM）、光固化快速成型技术（Stereo Lithography Appearance，SLA）、叠层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）等技术，将陶瓷、金属、高分子等材料由下至上逐层成型，形成三维结构。现有技术公开了一种多材料3D打印设备及方法，包括：基座、打印平台单元、紫外光学单元、供料铺料刮料一体化单元、旋转切换式料盒单元和清洗风干单元；供料铺料刮料一体化单元包括：刮料旋转盘、刮料旋转轴承、刮料电机、铺料刮料件和n组供料单元。现有技术公开了一种用于智能制造的3D打印机，包括主机体，主机体内安装有打印喷嘴和送料支座，送料支座的内部滑动安装有升降板，升降板的顶端放置有安装座，安装座的内部安装有主料盘，送料支座的内部安装有过渡盘和副料盘，主料盘为间歇旋转机构，送料支座的顶端安装有对安装座进行称重的称重器；通过设置间歇旋转主料盘对副料盘进行料丝供应，在主料盘停止旋转时，升降板下移，安装座和主料盘的重量都集中在称重器上，可称出主料盘中的剩余料丝存量，且称重时，主料盘处于不旋转的静止状态下，称重结果更为准确。现有技术中，具有流动性的浆体的材料形式，制备相对简单，但存在材料稳定性差、打印过程需要添加接触式支撑、打印结束需要去除支撑等缺点。粘弹膏体材料是一种具有屈服点的粘弹性材料，在不受外力作用时，呈现膏体状态，可长期保持稳定，保证其中含有的陶瓷粉末不会因重力等剪切作用而沉降析出，而当材料在受到刮刀剪切作用时粘度会迅速降低（剪切变稀），从而有利于材料的铺平。同时，利用粘弹膏体高屈服应力特点，可以实施随形非接触支撑策略，避免了去除接触支撑时对零件表面产生的破坏，因此，在实际使用过程中具有较大的优势。对于陶瓷光固化3D打印材料而言，由于材料粘度较大或表面张力等原因，材料自流平困难，通常需要借助刮刀的外力作用辅助刮平，现有技术中，刮平都是在材料槽/成型台全幅面进行，耗费时间并浪费材料。
本发明创造性的设计一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备并利用其进行粘弹膏体材料高精度3D打印，通过挤出结合刮涂实现高精度，挤出可按需供料，在挤出的基础上刮涂，提高精度，然后光固化成坯体，大幅节省了原料，且打印效果优于现有技术，解决了现有技术没有能够很好适用粘弹膏体材料设备的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备，包括成型台、粘弹膏体材料挤出模块、传送带、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块；所述成型台位于升降装置上，侧边设有导轨，导轨上设有滑块，滑块上设有安装板；所述粘弹膏体材料挤出模块、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块分别位于安装板上；所述安装板接有直线驱动装置；所述粘弹膏体材料挤出模块包括挤压出料罐、送料软管、挤出头；所述挤出头位于传送带上；所述粘弹膏体材料卸料模块包括卸料夹块、刮板、输送带、刮板控制器，所述卸料夹块装于输送带上，所述刮板装于刮板控制器上；所述挤出头与刮刀前后设置；所述卸料夹块位于刮刀侧边。
一种利用上述粘弹膏体材料高精度3D打印设备进行粘弹膏体材料3D打印的方法，包括以下步骤：
（1）将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在成型台上，得到单层粗铺膏体；
（2）利用刮刀，在上述挤出的单层膏体上做刮平动作，得到薄层膏体，然后固化，得到单层坯体；
（3）成型台下降，然后将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在步骤（2）的单层坯体上，得到单层粗铺膏体；
（4）重复步骤（2）、步骤（3），直至符合打印件高度，完成粘弹膏体材料的3D打印。
本发明中，膏体材料沿着软管输送到挤出头，挤出材料；通过传送带与导轨的位移，满足不同打印形状；此时，由于挤出工艺的客观局限，挤出层厚较大，精度不满足光固化3D要求，称为单层粗铺膏体；然后利用刮刀刮过单层粗铺膏体，达到减小层厚、提高精度的目的；然后常规固化，再重复挤出-刮平-固化，直至打印件成型；成型台下降为每层坯体提供高度空间。
与现有技术不同，本发明创造性的设计可上下位移的成型台，保持挤出头与刮刀不上下移动，利于保证粘弹膏体材料每层的精度。与常规工业涂铺不同，用于3D打印的分层厚度需要非常高的精度，而且需要逐层挤料固化，达到成千上万次，设备的精密性是关键，现有设备很难实现针对粘弹膏体材料的精密涂铺，本发明采用上下移动式成型台利于保证粘弹膏体材料每层的厚度，具体升降装置为现有设备，比如升降机。
本发明中，粘弹膏体材料挤出模块的作用是储料、出料，送料软管分别连通挤压储料罐与挤出头；挤压出料罐的作用是粘弹膏体材料的存储，在工作时，通过压力将存储的粘弹膏体材料挤入送料软管，再从挤出头挤到成型台上，此时厚度大，精度低，然后利用刮刀刮平，达到减小层厚的目的；优选的，粘弹膏体材料高精度3D打印设备还包括辅助轨道、挤出头安装件，辅助轨道上设有辅助滑块，挤出头位于挤出头安装件上，挤出头安装件装于传送带与辅助滑块上，本发明的具体安装方式为现有技术，能够固定连接即可，从而在传动带带动下，挤出头安装件位移并带动挤出头位移，同时在辅助滑块稳定下，保证挤出精度；传送带的控制为常规技术，比如通过电机控制；传送带与辅助轨道平行，优选的，传送带位于辅助轨道的上方，从而使得挤出头稳定不晃。
优选的，粘弹膏体材料挤出模块为一套或者多套，每套粘弹膏体材料挤出模块包括挤压出料罐、送料软管、挤出头，独立的构成储料、出料、挤料，可用于同样膏体材料的多个部件打印，也可用于不同膏体材料的多个部件打印；所有挤出头都位于传送带以及辅助轨道上，可左右位移；其余的，比如刮刀等，都共用。
本发明中，粘弹膏体材料卸料模块的作用是清除刮刀上的积料，卸料夹块位于刮刀侧边，工作时贴着刮刀，在输送带的作用下移动，实现积料清除，优选的，卸料夹块为两个，分别位于刮刀前后两侧，一方面，可清除刮刀两边的积料，另一方面，两个夹块相向夹住刮刀，避免刮刀单向受力导致的形变。刮板的作用是清除卸料夹块上的积料，刮板控制器的作用是使得刮板上下，从而将卸料夹块上的积料刮下，刮板控制器可以为气缸、电缸等，刮板位于刮板控制器的活动杆上。优选的，在卸料夹块不工作时，卸料夹块位于刮刀与刮板控制器之间，刮板位于两个卸料夹块之间，可同时刮掉两个夹块表面的积料。
本发明中，卸料夹块通过夹块安装板安装于输送带上，具体安装方式为现有技术，能够固定连接即可，优选的，夹块安装板设有带动卸料夹块前后移动的装置，比如气缸、电缸等，具体的，夹块安装板一端与输送带连接，另一端装有带动卸料夹块前后移动的装置，该装置的推杆上装有卸料夹块，从而，在需要清理刮刀上的积料时，带动卸料夹块前后移动的装置可将卸料夹块推到刮刀侧边与之接触，然后输送带带着卸料夹块位移，刮除积料，在有效清除积料的同时，夹紧的卸料夹块位移时保持稳定，避免损伤或者摇晃刮刀，这都利于膏体材料的刮平效果提升。作为常识，两个卸料夹块对应两个夹块安装板。
本发明中，导轨的作用是实现安装板前后位移，从而带动挤出头、刮刀前后位移，结合传动带实现挤出头水平面上的移动，适应不同打印件的需求。可以在成型体外围设置固定台，固定台上再安装导轨。安装板在导轨上的位移为常规技术，可通过直线驱动装置带动实现，直线驱动装置为现有产品，可以为丝杆，也可以为直线驱动器。安装板的作用是为各部件提供支撑，其具体形状没有限定，各部件在安装板上的具体安装方式为常规技术，可以通过螺丝螺栓安装，也可粘接、铆接、扣接安装，对于方位，本发明以设备实际工作时，刮刀运行方向为前后，成型台运行方向为上下，卸料夹块运行方向为左右，传送带、输送带的运行方向与导轨的运行方向垂直，挤出头与刮刀前后设置为了粘弹膏体材料挤出后可以刮平，具体前后位置没有限定。
本发明中，传送带、输送带作用近似，都是控制其上的部件左右移动，不同表述仅为区分，两者可一致，也可不同；控制传送带、输送带的方法或者结构为现有技术，可通过电机控制，也可通过其他能够使得传送带、输送带转动的方式与结构。本发明优选传送带与传送带电机连接，输送带与输送带电机连接，传送带电机、输送带电机都位于安装板上，如此简单结构可实现传送带、输送带的运行。
优选的，本发明利用高精度成型设备进行粘弹膏体材料3D打印的方法还包括积料清理步骤，其实施没有特别限制，因为打印原料是粘弹膏体材料，刮平的时候会粘在刀上下不来，次数多了会产生比较严重的堆积，本发明在刮刀的两侧各有一个卸料夹块，夹块滑动的时候，把积料推到刮刀一端，气缸控制刮板把夹块上卸下的料向下推，完成积料清理。
本发明中，粘弹膏体材料的屈服应力为50～2000Pa，一般以陶瓷粉体结合有机物质以及助剂组成，不同组成的粘弹膏体材料都适用本发明的方法；所述固化为光固化，为常规技术，现有技术主要有两种：一种是点光源的紫外激光（355nm），一种是面光源的LED（405nm）；固化后的单层坯体的厚度为10～120μm，优选20～50μm。作为常识，膏体材料宏观3D打印件通过逐层打印固化形成厚度堆叠，一般为原料铺层、厚度调整、固化然后不断重复，每层固化坯体的精度对打印成品非常关键，本发明首次公开了成型台下降结合挤出后刮平的方法，在极大节约耗材的基础上，单层固化坯体的精度非常高，实验证实，现有性能最好的市售设备在单层设计厚度为30μm的情况下，实际厚度误差达到1μm，而本发明在0.5μm以下，此显著的进步对作为精密打印的3D打印件非常重要。
与现有技术相比，本发明节省材料，有效解决了现有技术制备3D打印件时需要铺整个平面的问题，为了保持每层精度，现有打印设备都采用满铺成型台，这是客观情况，本领域技术人员没有想到解决此问题，也可以认为，在本发明之前，本领域技术人员不认为满铺整个成型台是问题，也没有提出该问题。随着打印材料的不断发展，本发明创造性提出粘弹膏体材料高精度3D打印设备，仅需要根据零件结构挤出材料，显著降低了原材料消耗，更主要的，精度依旧可以保持很高。
图1为粘弹膏体材料高精度3D打印设备结构示意图。
图2为升降机与成型台结构示意图。
图3为粘弹膏体材料挤出模块、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块结构示意图（省略安装板上用于安装刮刀的竖板）。
图4为粘弹膏体材料挤出模块、粘弹膏体材料卸料模块结构示意图（省略安储料罐）。
图5为刮刀后侧结构示意图（与图1方向相反）。
图6为粘弹膏体材料卸料模块结构示意图。
图7为粘弹膏体材料高精度3D打印设备结构示意图，有两套挤出模块。
图8为粘弹膏体材料高精度3D打印设备两套挤出模块结构示意图；
图中常规安装螺丝、螺栓没有示出，螺孔表示螺丝安装位，为常识，标号如下：成型台1、刮刀2、升降机3、导轨4、固定台5、滑块6、安装板7、安装板固定件71、直线驱动装置8、挤压出料罐9、送料软管10、挤出头11、传送带12、辅助轨道13、挤出头安装件14、辅助滑块141、挤压出料罐91、送料软管101、挤出头111、挤出头安装件142、辅助滑块143、传送带电机15、卸料夹块16、刮板17、输送带18、刮板控制器19、夹块安装板20、气缸21、刮板安装件22、输送带电机23、弹簧螺丝24。
图9为本发明打印完成坯体的Z向断面扫描电镜图。
本发明创造性提出粘弹膏体材料高精度3D打印设备，用于粘弹膏体材料铺设，是一种3D打印用高精度粘弹膏体材料铺设设备，作为常识，本发明的设备与现有激光扫描模块结合，成为3D打印系统；常规激光扫描模块包括激光器、振镜，常规位于成型台上方，根据所需形状发出激光照射铺设后的材料，与现有技术一样。
挤出工艺因为挤出孔不能做到非常小，材料具有挤出胀大效应等原因，精度差，在高精度3D打印领域很少应用，而针对粘弹膏体材料光固化3D打印，更是没有应用；现有技术中，仅有少量应用于膏体材料打印的设备，都是满铺成型台。本发明创造性提出粘弹膏体材料高精度3D打印设备，先挤出粗铺料，再用刮刀做精铺，层厚可以根据打印需要设定，刮平之后，再用常规的激光光源进行光固化扫描完成这一层的打印。作为常识，激光扫描模块根据打印数据固化刮平的材料表面，控制系统引导激光束按照一定的轨迹在材料表面运动，激光扫描过的位置由于光化学反应发生固化，其他位置依旧保持材料原本的膏体性状，层层扫描堆叠，最后得到三维坯体。与其他领域相比，3D打印具有特殊性，主要的是，成型时需要进行成千上万次出料，每次都是铺料固化，再铺料固化，这对每层的精度要求非常高，这是3D打印的客观要求，因为其主要用于精密材料的制备，比如高孔隙率骨架材料等，微小精度差异都会导致产品不合格，这也是现有技术为了保持精度而采用满铺成型台的重要原因。本发明采用的具体部件都为常规产品，可市购，也可根据本发明的描述常规制备，比如安装板、安装件等，可根据实际需要进行结构设计；涉及的具体部件之间的连接、控制为常规技术，具体安装方式为现有技术，能够固定连接即可；相同或者对称件一般标注一处，比如导轨、卸料夹块、滑块等，同样作用的多个部件在不同附图中标注位置有的不同，比如滑块在导轨上有多个，就是为了安装板稳定，不影响本领域技术人员的理解。
实施例一
参见图1至图6，一种利用粘弹膏体材料高精度3D打印设备，包括成型台1、粘弹膏体材料挤出模块、刮刀2、粘弹膏体材料卸料模块；成型台位于升降机3上，侧边设有导轨4，位于固定台5上，固定台位于成型台四周，为框结构；导轨上设有滑块6，滑块上设有安装板7，安装板通过安装板固定件71与直线驱动装置8（为丝杆）固定，从而利用丝杆运行推动安装板实现安装板沿着导轨滑动，具体为常规技术；
粘弹膏体材料挤出模块包括挤压出料罐9、送料软管10、挤出头11、传送带12、辅助轨道13、挤出头安装件14，挤出头位于挤出头安装件上，挤出头安装件装于传送带与辅助滑块141上，辅助滑块装于辅助轨道上，传送带装于安装板上，由传送带电机15控制，挤压出料罐为现有产品，通过电缸控制出料，传送带位于辅助轨道的上方，从而使得挤出头稳定不晃；
粘弹膏体材料卸料模块包括两个卸料夹块16、刮板17、输送带18、刮板控制器19（为气缸）；卸料夹块通过夹块安装板20安装于输送带上，夹块安装板设有气缸21，带动卸料夹块前后移动，具体的，夹块安装板一端与输送带连接，另一端装有气缸，其推杆上装有卸料夹块；刮板通过刮板安装件22安装在刮板控制器的活动杆上，输送带装于安装板上，由输送带电机23控制；两个卸料夹块分别位于刮刀前后侧边，夹块位于刮刀与刮板控制器之间，刮板位于两个卸料夹块之间，可同时刮掉两个夹块表面的积料；
挤压出料罐、传送带、辅助轨道、传送带电机、刮刀、输送带、刮板控制器、输送带电机分别常规安装于安装板上，其中刮板控制器通过弹簧螺丝24安装，可以缓冲卸料夹块的冲击，其余部件通过常规螺丝、螺栓安装，为现有技术；
挤出头与刮刀前后设置。
一种利用粘弹膏体材料高精度3D打印设备进行粘弹膏体材料3D打印的方法，包括以下步骤：
（1）将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在成型台上，得到单层粗铺膏体；
（2）利用刮刀，在上述挤出的单层膏体上做刮平动作，得到薄层膏体，然后固化，得到单层坯体；
（3）成型台下降，然后将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在步骤（2）的单层坯体上，得到单层粗铺膏体；
（4）重复步骤步骤（2）、步骤（3），直至符合打印件高度，完成粘弹膏体材料的3D打印。
与现有技术不同，本发明创造性的设计可上下位移的成型台，保持挤出头与刮刀不上下移动，利于保证粘弹膏体材料每层的精度。与常规其他工业涂铺不同，用于3D打印的分层厚度需要非常高的精度，而且需要逐层挤料固化，达到成千上万次，设备的精密可控是关键，现有设备很难实现针对粘弹膏体材料的精密涂铺，本发明采用上下移动式成型台利于保证粘弹膏体材料每层的精度。
本发明中，粘弹膏体材料挤出模块的作用是储料、出料，送料软管分别连通挤压储料罐与挤出头；挤压出料罐的作用是粘弹膏体材料的存储，在工作时，通过压力将存储的粘弹膏体材料挤入送料软管，再从挤出头挤到成型台上，然后利用刮刀刮平，达到精确层厚的目的；在传动带带动下，挤出头安装件位移并带动挤出头位移，同时在辅助滑块稳定下，保证挤出精度；传送带的控制为常规技术，比如通过电机控制。
本发明中，粘弹膏体材料卸料模块的作用是清除刮刀上的积料，两个卸料夹块位于刮刀侧边，工作时气缸推动使其贴着刮刀，在输送带的作用下移动，实现积料清除，两个夹块相向夹住刮刀，避免刮刀单向受力导致的形变。刮板的作用是清除夹块上的积料，刮板控制器的作用是使得刮板上下，从而将夹块上的积料刮下，具体的刮板控制器为气缸，活塞杆上下运行，带动刮板安装件上下，从而使得刮板贴着夹块表面上下，去除夹块表面的积料，可通过控制夹块前后的气缸调整两个夹块与刮板的接触，为常规技术。
本发明中，在需要清理刮刀上的积料时，气缸可将卸料夹块推到刮刀前后侧边与之接触，然后输送带带着卸料夹块位移，刮除积料，在有效清除积料的同时，夹紧的卸料夹块位移时保持稳定，避免损伤或者摇晃刮刀，这都利于膏体材料的刮平效果提升。
本发明中，导轨的作用是实现安装板前后位移，从而带动挤出头、刮刀前后位移，结合传动带实现挤出头水平面上的移动，适应不同打印件的需求。安装板在导轨上的位移为常规技术，可通过直线驱动装置带动与滑块滑动实现，安装板的作用是为各部件提供支撑，其具体形状没有限定，各部件在安装板上的具体安装方式为常规技术，可以通过螺丝螺栓安装，具体安装及其零件没有示出，其为常识，对于方位，本发明以设备实际工作时，刮刀运行方向为前后，成型台运行方向为上下，卸料夹块运行方向为左右，传送带、输送带的运行方向与导轨的运行方向垂直，挤出头与刮刀前后设置为了粘弹膏体材料挤出后可以刮平，具体前后位置没有限定。
本发明中，传送带、输送带作用近似，都是控制其上的部件左右移动，不同表述仅为区分，两者可一致，也可不同；控制传送带、输送带的方法或者结构为现有技术，可通过电机控制，也可通过其他能够使得传送带、输送带转动的方式与结构。本实施例选择传送带与传送带电机连接，输送带与输送带电机连接，传送带电机连接、输送带电机都位于安装板上，如此简单结构可实现传送带、输送带的运行。
以现有“CN2021109042438”实施例一的打印材料为粘弹膏体材料，以下引用该申请的内容：
室温下，将45.2g HDDA、6.5g PPTTA、12.9g DBP、1.0g引发剂184、350g氧化铝陶瓷粉、6.8g分散剂Dispers 750W搅拌混合（200rpm、15分钟）后加入3.0g聚酰胺蜡，然后70℃下2500rpm剪切分散30分钟，得到3D打印材料；其中氧化铝陶瓷粉密度为3.93g/cm3，有机组分密度为1.13 g/cm3，计算可知，该打印材料中氧化铝粉体的体积百分数为60.2 vol%，屈服应力为200Pa。
利用上述高精度成型设备进行上述粘弹膏体材料打印时，采用如下步骤：
（1）膏体材料储存在储料罐中，常规电缸控制挤压；膏体材料沿着软管输送到挤出头，挤出材料，通过传送带与导轨上的位移，实现打印形状按需供料；此时，由于挤出工艺的客观局限，挤出层厚较大，精度不满足高精度3D要求，此时厚度约400μm；
（2）丝杆带动安装板从而带动刮刀，在上述挤出的材料上做刮平动作，达到减小层厚、提高精度的目的，设计厚度为30μm；然后常规激光固化，再重复挤出-刮平-固化，期间通过成型体下降提供厚度空间，直至打印件成型，外观尺寸为200×200×10mm；固化采用点光源的紫外激光（355nm），为现有技术。
因为打印原料是粘弹膏体材料，刮平的时候会粘在刀上下不来，次数多了会产生比较严重的堆积，本发明在刮刀的两侧各有一个卸料夹块，夹块滑动的时候，把积料推到刮刀一端，气缸控制刮板把夹块上卸下的料向下推，完成积料清理。
利用扫描电镜观察打印完成坯体的Z向断面，每层厚度误差都在0.5μm以内，参见图9，说明本发明的方法具有非常高的精度；以现有市场占有率最高的3DCeram-Sinto公司的设备作对照，同样的原料与工件，其层厚度误差存在1μm以上的情况，关键的，本发明用料仅略大于零件体积，与3DCeram-Sinto公司Ceramaker900需要满铺成型台的工艺相比，极大节约材料。
实施例二
在实施例一的基础上，高精度成型设备省略辅助轨道与辅助滑块，其余一样，进行同样的打印测试，发现精度与现有设备近似，层厚度误差存在1μm以上的情况，也极大节约材料。
对比例
在实施例一的基础上，将升降机从成型台下方移动到滑块上（左右各一个升降机，保持平衡），然后将安装板安装于升降机上，其中一个升降机通过安装板固定件与直线驱动装置固定，其余一样，也就是，保持成型台不动，在升降机作用下，安装板带动挤出头、刮刀上下移动实现高度方向的打印，丝杆推动升降机从而实现导轨上的位移；进行同样的打印测试，发现精度不满足要求，层厚度误差存在5.5μm的情况，且大部分误差在4.5～7.2μm之间，无法应用于分层厚度较低的高精度3D打印。
实施例三
在实施例一的基础上，粘弹膏体材料挤出模块为两套，挤压出料罐9、送料软管10、挤出头11为一套；挤压出料罐91、送料软管101、挤出头111为另一套，通过挤出头安装件142安装于传送带12与辅助滑块143上；其余都与实施例一一样，参见图7、图8。进行同样的打印测试，可同时打印两种不同的材料，层厚度误差在0.5μm以内，节约材料的同时实现多材料打印。
对于3D打印，尤其是粘弹膏体材料（比如屈服应力大于100Pa），每层不是独立的，相邻层都会互相影响，从而使得每层精确度发生变化，因此，好的设备不应仅做好当前层，还要在下一层上料刮平时，保持两层界面结合好，从而保证每层精度，这是3D领域的特殊要求。陶瓷膏体3D打印具有明显的技术优势，目前可成熟打印陶瓷膏体的设备来源单一，市面上仅有3DCeram公司的设备可工业化应用，但是刮平都是在材料槽/成型台全幅面进行，耗费时间并浪费材料，尤其是，面对粘弹膏体材料高精度3D打印时，效果还需改善。经过实际生产，本发明提出的设备不仅大幅减少了原料消耗，而且每层精度较现有技术近似甚至更优。
Claims (10)
- 一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，包括成型台、粘弹膏体材料挤出模块、传送带、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块；所述成型台位于升降装置上，侧边设有导轨，导轨上设有滑块，滑块上设有安装板；所述粘弹膏体材料挤出模块、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块分别位于安装板上；所述安装板接有直线驱动装置；所述粘弹膏体材料挤出模块包括挤压出料罐、送料软管、挤出头；所述挤出头位于传送带上；所述粘弹膏体材料卸料模块包括卸料夹块、刮板、输送带、刮板控制器，所述卸料夹块装于输送带上，所述刮板装于刮板控制器上；所述挤出头与刮刀前后设置；所述卸料夹块位于刮刀侧边。
- 根据权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，卸料夹块通过夹块安装板安装于输送带上；卸料夹块为两个，分别位于刮刀两侧；卸料夹块位于刮刀与刮板控制器之间，刮板位于两个卸料夹块之间；利用卸料夹块贴着刮刀侧边移动，完成积料清理。
- 根据权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，粘弹膏体材料高精度3D打印设备还包括辅助轨道、挤出头安装件，辅助轨道上设有辅助滑块，挤出头位于挤出头安装件上，挤出头安装件装于传送带与辅助滑块上；传送带位于辅助轨道的上方；送料软管分别连通挤压储料罐与挤出头。
- 根据权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，成型台外围设有固定台，固定台上装有导轨；传送带与传送带电机连接，输送带与输送带电机连接；传送带电机、输送带电机分别位于安装板上。
- 根据权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，粘弹膏体材料挤出模块为一套或者多套。
- 一种利用权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备进行粘弹膏体材料3D打印的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在成型台上，得到单层粗铺膏体；（2）利用刮刀，在上述挤出的单层粗铺膏体上做刮平动作，得到薄层膏体，然后固化，得到单层坯体；（3）成型台下降，然后将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在步骤（2）的单层坯体上，得到单层粗铺膏体；（4）重复步骤（2）、步骤（3），直至符合打印件高度，完成粘弹膏体材料的3D打印。
- 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述固化为光固化。
- 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述薄层膏体的厚度为10～120μm。
- 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括刮刀上的积料清理步骤。
- 权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备在粘弹膏体材料3D打印中的应用。
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|---|---|---|---|
| CN202221353590.2U CN217916790U (zh) | 2022-06-01 | 2022-06-01 | 一种粘弹膏体材料高精度3d打印设备 |
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| CN202210615470.3 | 2022-06-01 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023231762A1 true WO2023231762A1 (zh) | 2023-12-07 |
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Family Applications (1)
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| CN215319333U (zh) * | 2021-04-25 | 2021-12-28 | 苏州中瑞智创三维科技股份有限公司 | 一种挤压走线式膏料铺料装置及其3d打印机 |
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2023
- 2023-05-16 WO PCT/CN2023/094461 patent/WO2023231762A1/zh unknown
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