本發(fā)明屬于高分子材料加工成型領(lǐng)域，尤其涉及一種三維快速復(fù)印成型技術(shù)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

3D打印(3DP)即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。近年來，3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，特別是隨著桌面3D打印機(jī)的發(fā)展，3D打印已經(jīng)進(jìn)入人們的日常生活。但是桌面3D打印機(jī)打印材料有限、打印精度不高、打印周期長。而注射成型機(jī)以模塑成型的方式實(shí)現(xiàn)3D制品的不斷復(fù)制，成型速度快、成型精度高，但是由于模具制造困難、價(jià)格昂貴，使其很難進(jìn)入大眾生活并進(jìn)行三維物品的個(gè)性化制造。

專利(專利號：CN 103294421 B)中提出通過3D掃描儀對3D實(shí)體近視實(shí)體掃描，然后進(jìn)行3D模型重構(gòu)及數(shù)據(jù)處理，最后用3D打印機(jī)進(jìn)行三維打印，以實(shí)現(xiàn)3D實(shí)體的復(fù)印。本方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)三維物體復(fù)制，但是由于受限于3D打印機(jī)，其成型精度不高，成型周期較長。專利(專利號：CN 104960207 A)中提出一種個(gè)性化口罩快速制造3D打印復(fù)印一體機(jī)，通過將模具單元化自動(dòng)組裝以適應(yīng)不同的三維實(shí)體形狀，然后通過吸塑成型3D個(gè)性化口罩。綜上所述，只有實(shí)現(xiàn)模具的快速制造，打破一模一腔的傳統(tǒng)限制，才能將注塑機(jī)像3D打印機(jī)一樣，實(shí)現(xiàn)3D物品的快速復(fù)制并引入人們?nèi)粘Ｉ睢?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決3D打印機(jī)打印材料有限、打印精度不高、打印周期長等問題，實(shí)現(xiàn)模具型腔的自適應(yīng)性與3D實(shí)體的高效精確復(fù)制，本發(fā)明提出一種快速高效3D復(fù)印技術(shù)方法及設(shè)備。

本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)方法為，通過注塑機(jī)模具的微分單元化、再分配組合，形成適合所成型制品的模具，實(shí)現(xiàn)模具對三維實(shí)體的自適應(yīng)匹配。具體方法為，對三維實(shí)體進(jìn)行三維掃描或使用三維軟件直接建模，然后通過計(jì)算機(jī)程序語言對三維模型進(jìn)行單元化處理，進(jìn)而控制模具各微分單元模塊組合成所對應(yīng)制品的模具型腔，然后通過注射成型的方式實(shí)現(xiàn)3D實(shí)體的快速高效復(fù)印。

為實(shí)現(xiàn)上述方法的技術(shù)方案為，一種3D復(fù)印設(shè)備，由頂出裝置、調(diào)模裝置、單元組合模具裝置、合模裝置、注射裝置以及控制系統(tǒng)等組成，單元組合模具裝置位于合模裝置的動(dòng)模板和定模板之間，頂出裝置和調(diào)模裝置根據(jù)單元組合模具裝置的頂出和調(diào)模需要設(shè)置，注射裝置和合模裝置并列設(shè)置，注射裝置通過澆口向單元組合模具裝置的模具型腔內(nèi)供料。其中，單元組合模具裝置由動(dòng)模底板、動(dòng)模電磁鐵系統(tǒng)、動(dòng)模四周固定板、動(dòng)模單元模塊、定模四周固定板、定模單元模塊、定模電磁鐵系統(tǒng)和定模底板等組成。動(dòng)模單元模塊和定模單元模塊可分別在動(dòng)模電磁鐵系統(tǒng)和定模電磁鐵系統(tǒng)作用下線性移動(dòng)。動(dòng)模單元模塊和定模單元模塊結(jié)構(gòu)一致，均由單元桿、永磁鐵桿、石墨烯鍍層組成，單元桿與永磁鐵桿上下連接，單元桿外圍覆蓋石墨烯鍍層。通過改變電磁鐵中電流的方向可以實(shí)現(xiàn)與永磁鐵桿的相吸與相斥，通過改變電磁鐵中電流的大小可以實(shí)現(xiàn)與永磁鐵桿末端距離的調(diào)節(jié)。單元組合模具裝置通過計(jì)算機(jī)程序控制電磁鐵中電流的大小與方向，使單元桿和永磁鐵桿做精確移動(dòng)，通過動(dòng)模單元模塊和定模單元模塊的位置配合形成模具型腔與澆口，進(jìn)而注射成型得到三維制品。

本發(fā)明一種3D復(fù)印設(shè)備，動(dòng)模單元模塊或定模單元模塊可實(shí)現(xiàn)頂出裝置的功能，在取出制品時(shí)，通過控制部分電磁鐵中的電流，使合適位置處的單元桿和永磁鐵桿做線性移動(dòng)，頂出制品。

本發(fā)明一種3D復(fù)印設(shè)備，在每一個(gè)單元桿外圍覆蓋石墨烯鍍層，利用快變模溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)模具型腔不同位置局部溫度的精確獨(dú)立控制，包括升溫與冷卻。

為實(shí)現(xiàn)上述方法的另一種技術(shù)方案為，本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備可采用手動(dòng)方式進(jìn)行單元組合模具裝置單元模塊的組合，動(dòng)定模結(jié)構(gòu)一致，由底板、四周固定板、手動(dòng)單元桿、手動(dòng)定位環(huán)等組成。其中，手動(dòng)定位環(huán)的厚度不一，配以多種尺寸；手動(dòng)單元桿設(shè)置軸肩，通過在手動(dòng)單元桿底部套上多個(gè)手動(dòng)定位環(huán)以控制各個(gè)手動(dòng)單元桿的位置，各個(gè)手動(dòng)單元桿由四周固定板和底板進(jìn)行固定。

為實(shí)現(xiàn)上述方法的另一種技術(shù)方案為，本發(fā)明一種3D復(fù)印設(shè)備的單元組合模具裝置由動(dòng)模底板、動(dòng)模四周固定板、磁流體、描繪計(jì)、脈沖電極、定模四周固定板、定模底板等組成。在底板與四周固定板形成的開口型腔內(nèi)填充磁流體。動(dòng)模底板和定模底板是帶有極性的永磁鐵。通過計(jì)算機(jī)程序?qū)斎氲娜S模型進(jìn)行分析，控制各個(gè)描繪計(jì)所需脈沖電極的電壓，即控制磁流體本身的參數(shù)，從而控制對應(yīng)的磁流體外形，形成模具型腔及澆口，最后注射成型成制品。本方法可形成復(fù)雜型腔，成型復(fù)雜制品，適用于型腔壓力較小的情況。

本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明的自適應(yīng)3D注射模具，可以根據(jù)3D制品的形狀自由定制相匹配的模具型腔，真正意義上實(shí)現(xiàn)模具型腔的多元化，降低模具的加工成本，將注塑機(jī)代入人們?nèi)粘Ｉ?，?shí)現(xiàn)桌面3D復(fù)印機(jī)快速精確高效復(fù)印3D制品。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)方法的系統(tǒng)框架圖；

圖2為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的一種技術(shù)方案設(shè)備圖；

圖3為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的一種單元組合模具裝置圖；

圖4為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的一種單元模塊圖；

圖5為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的另一種單元組合模具半模裝置圖；

圖6為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的另一種單元模塊圖；

圖7為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的另一種單元組合模具裝置圖；

圖8為本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的磁流體工作原理圖。

圖中，1.頂出裝置、2.調(diào)模裝置、3.單元組合模具裝置、4.合模裝置、5.注射裝置、6.控制系統(tǒng)、7.動(dòng)模電磁鐵系統(tǒng)、8.動(dòng)模四周固定板、9.動(dòng)模單元模塊、10.模具型腔、11.定模四周固定板、12.定模單元模塊、13.澆口、14.定模電磁鐵系統(tǒng)、15.石墨烯鍍層、16.單元桿、17.永磁鐵桿、18.手動(dòng)單元桿、19.手動(dòng)定位環(huán)、20.定模底板、21.動(dòng)模底板、22.磁流體、23.描繪計(jì)、24.永磁鐵、25.脈沖電極。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)方法的系統(tǒng)框架圖如圖1所示，通過注塑機(jī)模具的微分單元化、再分配組合形成適合所成型制品的模具，實(shí)現(xiàn)模具對三維實(shí)體的自適應(yīng)匹配。具體方法為，對三維實(shí)體進(jìn)行三維掃描或使用三維軟件直接建模，然后通過計(jì)算機(jī)程序語言對三維模型進(jìn)行單元化處理，進(jìn)而控制模具各微分單元模塊組合成所對應(yīng)制品的模具型腔，然后通過注射成型的方式實(shí)現(xiàn)3D實(shí)體的快速高效復(fù)印。

為實(shí)現(xiàn)上述方法的技術(shù)方案為，本發(fā)明一種3D復(fù)印設(shè)備由頂出裝置1、調(diào)模裝置2、單元組合模具裝置3、合模裝置4、注射裝置5以及控制系統(tǒng)6等組成，組成之間的位置如圖2所示。其中，單元組合模具裝置3由動(dòng)模底板21、動(dòng)模電磁鐵系統(tǒng)7、動(dòng)模四周固定板8、動(dòng)模單元模塊9、定模四周固定板11、定模單元模塊12、定模電磁鐵系統(tǒng)14、定模底板20等組成，如圖3所示。動(dòng)模單元模塊9和定模單元模塊12可分別在動(dòng)模電磁鐵系統(tǒng)7和定模電磁鐵系統(tǒng)14作用下線性移動(dòng)。動(dòng)模單元模塊9和定模單元模塊12結(jié)構(gòu)一致，均由單元桿16、永磁鐵桿17、石墨烯鍍層15組成，單元桿16與永磁鐵桿17上下連接，單元桿16外圍覆蓋石墨烯鍍層15。通過改變電磁鐵中電流的方向可以實(shí)現(xiàn)與永磁鐵桿17的相吸與相斥，通過改變電磁鐵中電流的大小可以實(shí)現(xiàn)與永磁鐵桿17末端距離的調(diào)節(jié)。單元組合模具裝置3通過計(jì)算機(jī)程序控制電磁鐵中電流的大小與方向，使單元桿16和永磁鐵桿17做精確移動(dòng)，通過動(dòng)模單元模塊9和定模單元模塊12的位置配合形成模具型腔10與澆口13，進(jìn)而注射成型得到三維制品。

本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備，動(dòng)模單元模塊9或定模單元模塊12可實(shí)現(xiàn)頂出裝置的功能，在取出制品時(shí)，通過控制部分電磁鐵中的電流，使合適位置處的單元桿16和永磁鐵桿17做線性移動(dòng)，頂出制品。

本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備，在每一個(gè)單元桿16外圍覆蓋石墨烯鍍層15，如圖4所示，利用快變模溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)模具型腔10不同位置局部溫度的精確獨(dú)立控制，包括升溫與冷卻。

為實(shí)現(xiàn)上述方法的另一種技術(shù)方案為，本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備可采用手動(dòng)方式進(jìn)行單元組合模具裝置3單元模塊的組合，動(dòng)定模結(jié)構(gòu)一致，由底板、四周固定板、手動(dòng)單元桿18、手動(dòng)定位環(huán)19等組成，見圖5所示。其中，手動(dòng)定位環(huán)19的厚度不一，配以多種尺寸；手動(dòng)單元桿18設(shè)置軸肩，通過在手動(dòng)單元桿18底部套上多個(gè)手動(dòng)定位環(huán)19以控制各個(gè)手動(dòng)單元桿18的位置，各個(gè)手動(dòng)單元桿18由四周固定板和底板進(jìn)行固定，見圖6所示。

為實(shí)現(xiàn)上述方法的另一種技術(shù)方案為，本發(fā)明一種3D復(fù)印技術(shù)設(shè)備的單元組合模具裝置3由動(dòng)模底板21、動(dòng)模四周固定板8、磁流體22、描繪計(jì)23、脈沖電極25、定模四周固定板11、定模底板20等組成，見圖7所示。在底板與四周固定板形成的開口型腔內(nèi)填充磁流體22。動(dòng)模底板21和定模底板20是帶有極性的永磁鐵24。通過計(jì)算機(jī)程序?qū)斎氲娜S模型進(jìn)行分析，控制各個(gè)描繪計(jì)23所需脈沖電極25的電壓，見圖8所示，即控制磁流體本身的參數(shù)，從而控制對應(yīng)的磁流體22外形，形成模具型腔10及澆口13，最后注射成型成制品。本方法可形成復(fù)雜型腔，成型復(fù)雜制品，適用于型腔壓力較小的情況。

以上所述為本發(fā)明的具體設(shè)備及工藝情況，配合各圖予以說明。但是本發(fā)明并不局限于以上所述的具體設(shè)備及工藝過程，任何基于上述所說的對于相關(guān)設(shè)備修改或替換，任何基于上述所說的對于相關(guān)工藝的局部調(diào)整，只要在本發(fā)明的精神領(lǐng)域范圍內(nèi)，均屬于本發(fā)明。