一種3d打印裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及熔融沉積成型高速3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體的指一種采用熔融沉積成型和噴射沉積成型技術(shù)相結(jié)合的3D打印裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)不再局限于傳統(tǒng)注塑成型工藝的公母模要求，不僅可以制造注塑工藝可以成型的產(chǎn)品，更可以制造各種注塑工藝無(wú)法成型的產(chǎn)品。利用3D打印裝置制作帶有裝飾圖案的零部件，不僅可以減少傳統(tǒng)注塑工藝成型時(shí)所需的約束條件，也可以省去做模具的時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0003]熔融沉積成型法是一種新型的3D打印方法。該方法將絲狀的熱塑性材料加熱熔化，與此同時(shí)，擠出噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺(tái)上，快速冷卻固化后形成一層截面。然后重復(fù)以上過(guò)程，逐層熔融沉積，直至形成整個(gè)實(shí)體制品。
[0004]目前，人們不僅要求產(chǎn)品具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較好的化學(xué)耐候性，更對(duì)產(chǎn)品的外觀具有較高的要求。但由于3D打印產(chǎn)品是通過(guò)逐層沉積，逐層固化而成型的，因此傳統(tǒng)的熔融沉積法所成型的產(chǎn)品表面光滑性較差，不能夠滿足人們對(duì)于產(chǎn)品外觀的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種成本低，效率高，制品表面質(zhì)量好的熔融沉積型3D打印裝置。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種3D打印裝置，包括成型腔、控制器、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)、材料供給系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，成型腔包括腔壁和由腔壁形成的操作區(qū)，其特征在于:所述操作區(qū)內(nèi)安裝有噴射頭、平整器、擠出頭、縱向?qū)к?、橫向?qū)к?、工作臺(tái)、支撐構(gòu)件和3D制品，所述縱向?qū)к壴诔尚颓粌?nèi)沿y軸方向延伸，所述噴射頭和平整器設(shè)置在縱向?qū)к壣?，所述橫向?qū)к壴诔尚颓粌?nèi)沿X軸方向延伸，所述擠出頭同時(shí)設(shè)置在縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к壣?，所述工作臺(tái)設(shè)置于噴射頭、平整器和擠出頭的豎直下方，且所述工作臺(tái)可沿z軸方向豎直上下移動(dòng)，其為所述支撐構(gòu)件和3D制品的成型提供了工作表面，其中所述噴射頭、平整器、擠出頭和工作臺(tái)均由控制器控制，所述控制器用于接收所述計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)。
[0008]所述材料供給系統(tǒng)包括支撐材料供給器、原型材料供給器、支撐材料供給管路、支撐材料返回管路和原型材料供給管路；所述支撐材料供給器通過(guò)支撐材料供給管路與噴射頭連接，所述支撐材料返回管路一端與噴射頭連接，另一端與支撐材料供給器連接；所述原型材料供給器通過(guò)原型材料供給管路與擠出頭連接。
[0009]所述平整器為可旋轉(zhuǎn)的切割器，用于將多余的材料切割掉。
[0010]所述平整器為包覆有溶劑的平整輥，用于將多余的材料溶解掉。
[0011]所述循環(huán)系統(tǒng)包括真空裝置、冷卻扇、真空管路和冷卻管路；所述真空裝置通過(guò)真空管路與平整器相連接，被所述平整器除去的多余材料通過(guò)所述真空裝置和真空管路排出所述成型腔外部；所述冷卻扇通過(guò)所述冷卻管路與所述擠出頭相連。
[0012]該3D打印裝置的工作過(guò)程為:第一步，支撐材料供給器通過(guò)支撐材料供給管路將其內(nèi)存儲(chǔ)的支撐材料泵送到噴射頭內(nèi)；第二步，噴射頭將支撐材料噴射到工作臺(tái)上沉積為噴射層，然后進(jìn)行固化，固化后再進(jìn)行下一層支撐材料的噴射，固化，如此逐層循環(huán)，隨著z軸方向高度的增加形成為支撐構(gòu)件；第三步，噴射頭內(nèi)剩余的支撐材料通過(guò)支撐材料返回管路返回到支撐材料供給器內(nèi)；第四步，通過(guò)平整器除去多余的材料，將支撐構(gòu)件平整為所需高度，被除去的多余材料通過(guò)真空裝置和真空管路被排出成型腔；第五步，原型材料供給器通過(guò)原型材料供給管路將其內(nèi)存儲(chǔ)的原型材料輸送到擠出頭內(nèi)；第六步，擠出頭將原型材料逐層熔融擠出到支撐構(gòu)件內(nèi)部，固化成型為3D制品。
[0013]由以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型采用噴射沉積法先成型支撐構(gòu)件，然后在支撐構(gòu)件內(nèi)部通過(guò)熔融沉積法成型3D制品，為3D制品的成型提供一個(gè)只有上部開(kāi)口的空間，從而使得熔融材料能夠沿支撐構(gòu)件側(cè)壁流動(dòng)，提高固化后產(chǎn)品的表面質(zhì)量。即采用熔融沉積法和噴射成型法相結(jié)合的技術(shù)，提高3D制品表面質(zhì)量，滿足人們對(duì)于3D打印制品的外觀的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種3D打印裝置的主視圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種3D打印裝置的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體圖例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型的3D打印設(shè)備包括成型腔1，控制器(未示出)，計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)(未示出)，材料供給系統(tǒng)4和循環(huán)系統(tǒng)5。
[0018]成型腔I包括腔壁2和由腔壁2形成的操作區(qū)3。操作區(qū)3內(nèi)安裝有噴射頭13，平整器14，擠出頭15，縱向?qū)к?6，工作臺(tái)18，支撐構(gòu)件61和3D制品62。噴射頭13在工作臺(tái)18上噴射支撐材料以成型支撐構(gòu)件61，擠出頭15在工作臺(tái)18上擠出原型材料以在支撐構(gòu)件61內(nèi)部成型3D制品62。噴射頭13，平整器14，擠出頭15和工作臺(tái)18均由控制器控制，控制器為可接收計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。
[0019]縱向?qū)к?6在成型腔I內(nèi)沿y軸方向延伸，噴射頭13和平整器14設(shè)置在縱向?qū)к?6上，且相互協(xié)同操作，使得噴射頭13和平整器14能夠沿著y軸來(lái)回移動(dòng)。如圖2所示，還包括一橫向?qū)к?7，其在成型腔I內(nèi)沿X軸方向延伸，擠出頭15同時(shí)設(shè)置在縱向?qū)к?6和橫向?qū)к?7上，使得擠出頭15能夠在X軸和y軸限定的平面上來(lái)回移動(dòng)。
[0020]工作臺(tái)18設(shè)置于噴射頭13，平整器14和擠出頭15下方，可沿z軸方向豎直上下移動(dòng)，從而調(diào)整工作臺(tái)18與噴射頭13，平整器14和擠出頭15之間的豎直距離，其為支撐構(gòu)件61和3D制品62的成型提供了工作表面。
[0021]材料供給系統(tǒng)4包括支撐材料供給器41，原型材料供給器42，支撐材料供給管路43，支撐材料返回管路44和原型材料供給管路45。支撐材料供給器41通過(guò)支撐材料供給管路43與噴射頭13連接，可將其內(nèi)存儲(chǔ)的支撐材料泵送到噴射頭13內(nèi)以成型支撐構(gòu)件61。支撐構(gòu)件61成型后剩余的支撐材料可通過(guò)支撐材料返回管路44返回到支撐材料供給器41內(nèi)。原型材料供給器42通過(guò)原型材料供給管路45與擠出頭15連接，可將其內(nèi)存儲(chǔ)的原型材料輸送到擠出頭15內(nèi)。
[0022]循環(huán)系統(tǒng)5包括真空裝置51，冷卻扇52，真空管路53和冷卻管路54。真空裝置51通過(guò)真空管路53與平整器14相連。冷卻扇52通過(guò)冷卻管路54與擠出頭15相連，以使得擠出頭15保持在所需溫度。
[0023]由于噴射頭13噴射出的液滴尺寸大小不等，因此，相同時(shí)間內(nèi)液滴在工作臺(tái)18上的沉積高度將不均一，為了使得同一水平面內(nèi)支撐構(gòu)件61高度相同，在噴射頭13上設(shè)置有平整器14。平整器14可以為可旋轉(zhuǎn)的切割器，用于將多余的材料切割掉；作為另一種選擇，平整器14也可以為包覆有溶劑的平整輥，用于將多余的材料溶解掉。被平整器14除去的多余材料通過(guò)真空裝置51和真空管路53被排出成型腔I。
[0024]該3D打印裝置的工作過(guò)程為:第一步，支撐材料供給器41通過(guò)支撐材料供給管路43將其內(nèi)存儲(chǔ)的支撐材料泵送到噴射頭13內(nèi)；第二步，噴射頭13將支撐材料噴射到工作臺(tái)18上沉積為噴射層70，然后進(jìn)行固化，固化后再進(jìn)行下一層支撐材料的噴射，固化，如此逐層循環(huán)，隨著z軸方向高度的增加形成為支撐構(gòu)件61 ;第三步，噴射頭13內(nèi)剩余的支撐材料通過(guò)支撐材料返回管路44返回到支撐材料供給器41內(nèi)；第四步，通過(guò)平整器14除去多余的材料，將支撐構(gòu)件61平整為所需高度，被除去的多余材料通過(guò)真空裝置51和真空管路53被排出成型腔I ;第五步，原型材料供給器42通過(guò)原型材料供給管路45將其內(nèi)存儲(chǔ)的原型材料輸送到擠出頭15內(nèi)；第六步，擠出頭15將原型材料逐層熔融擠出到支撐構(gòu)件61內(nèi)部，固化成型為3D制品62。
[0025]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種3D打印裝置，包括成型腔(1)、控制器、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)、材料供給系統(tǒng)(4)和循環(huán)系統(tǒng)(5)，成型腔(I)包括腔壁(2)和由腔壁(2)形成的操作區(qū)(3)，其特征在于:所述操作區(qū)(3)內(nèi)安裝有噴射頭(13)、平整器(14)、擠出頭(15)、縱向?qū)к?16)、橫向?qū)к?17)、工作臺(tái)(18 )、支撐構(gòu)件(61)和(3D)制品(62 )，所述縱向?qū)к?16 )在成型腔(I)內(nèi)沿y軸方向延伸，所述噴射頭(13)和平整器(14)設(shè)置在縱向?qū)к?16)上，所述橫向?qū)к?17)在成型腔(I)內(nèi)沿X軸方向延伸，所述擠出頭(15)同時(shí)設(shè)置在縱向?qū)к?16)和橫向?qū)к?17)上，所述工作臺(tái)(18)設(shè)置于噴射頭(13)、平整器(14)和擠出頭(15)的豎直下方，且所述工作臺(tái)(18)沿z軸方向豎直上下移動(dòng)，其為所述支撐構(gòu)件(61)和3D制品(62)的成型提供了工作表面，其中所述噴射頭(13)、平整器(14)、擠出頭(15)和工作臺(tái)(18)均由控制器控制，所述控制器用于接收所述計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印裝置，其特征在于:所述材料供給系統(tǒng)(4)包括支撐材料供給器(41)、原型材料供給器(42)、支撐材料供給管路(43)、支撐材料返回管路(44)和原型材料供給管路(45);所述支撐材料供給器(41)通過(guò)支撐材料供給管路(43)與噴射頭(13)連接，所述支撐材料返回管路(44)一端與噴射頭(13)連接，另一端與支撐材料供給器(41)連接；所述原型材料供給器(42)通過(guò)原型材料供給管路(45)與擠出頭(15)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印裝置，其特征在于:所述平整器(14)為可旋轉(zhuǎn)的切割器，用于將多余的材料切割掉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印裝置，其特征在于:所述平整器(14)為包覆有溶劑的平整輥，用于將多余的材料溶解掉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的3D打印裝置，其特征在于:所述循環(huán)系統(tǒng)(5)包括真空裝置(51)、冷卻扇(52)、真空管路(53)和冷卻管路(54);所述真空裝置(51)通過(guò)真空管路(53)與平整器(14)相連接，被所述平整器(14)除去的多余材料通過(guò)所述真空裝置(51)和真空管路(53)排出所述成型腔(I)外部；所述冷卻扇(52)通過(guò)所述冷卻管路(54)與所述擠出頭(15)相連。
【專(zhuān)利摘要】一種3D打印裝置，包括成型腔、控制器、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)、材料供給系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)，成型腔包括腔壁和由腔壁形成的操作區(qū)，其特征在于：所述操作區(qū)內(nèi)安裝有噴射頭、平整器、擠出頭、縱向?qū)к?、橫向?qū)к?、工作臺(tái)、支撐構(gòu)件和3D制品。該裝置具有成本低，效率高，制品表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】B29C67-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204322525
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420630527
【發(fā)明人】蔡建臣, 王世堅(jiān), 周兆忠, 蔣金云
【申請(qǐng)人】衢州學(xué)院, 福建省再森木塑科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年10月29日