一种反应型3D打印机制造技术

本发明专利技术提供了一种反应型3D打印机，具体地，本发明专利技术所述的3D打印机包括一外壳，和位于外壳中的：出料装置，所述的出料装置包括一混合器，以及两个或多个储料针筒；气流控制系统，所述的气流控制系统包括：输气管和电磁阀或用于控制高压气体通断的电磁阀或电磁开关；成型室，所述的成型室中具有一成型基板；排气系统，所述排气系统包括：冷却装置(如冷却排气风扇)和用于将反应尾气排出的尾气排出装置(如排气风扇)；运动控制系统：所述的运动控制系统用于控制各部件移动；和操作面板。与现有技术相比，所述的反应型3D打印机材料适用面广、操作简单、易于维护和推广，能满足3D打印对于多材料打印的需求。

A reactive 3D printer

The present invention provides a reactive 3D printer, in particular, the invention of the 3D printer includes a housing, and located in the housing, a feeding device, a discharging device comprises a mixer, and two or more storage cylinder; air flow control system, the air the control system includes a gas pipe and a solenoid valve or solenoid valve for high pressure gas or electromagnetic switch control on-off; molding chamber, with a molding substrate in the molding chamber; the exhaust system, including the exhaust system: a cooling device (such as cooling and exhaust fan) to exhaust exhaust discharge reaction device (such as exhaust fan); motion control system: the motion control system is used for controlling the moving parts and the operation panel. Compared with the prior art, the reaction type 3D printer material has wide application range, simple operation, easy maintenance and popularization, and can satisfy the demand of 3D printing for multi material printing.

【技术实现步骤摘要】
一种反应型3D打印机
本专利技术涉及新型装备制造领域，具体地，本专利技术提供了一种反应型3D打印机。
技术介绍
增材制造技术(也称“3D打印”)是基于计算机三维CAD模型，采用逐层堆积的方式直接制造三维物理实体的方法。增材制造技术可以在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状和结构的零部件，从而实现“自由制造”。与传统加工技术相比，增材制造可降低加工成本20％-40％以上，缩短产品研发周期约80％。近20年来，增材制造技术得到了快速发展，形成了多种成型技术和装备。这些技术面向航空航天、武器装备、汽车、模具以及生物医疗等高端制造领域，直接制造三维复杂结构，解决传统制造工艺难以甚至无法加工的制造难题。增材制造作为一项前瞻性、战略性技术，其工程应用性很强，领域跨度大，对未来制造业，尤其是高端制造的发展十分重要。其中熔融沉积快速原型制造(FDM)是一种将各种热熔性的丝状/粉体材料加热熔化挤出成型技术，它具有设备简单、工艺干净、运行成本低且不产生垃圾，可以快速构建中空零件等优点。相比于选择性激光融化设备(SLM)，桌面型FDM打印机具有价格低廉，易于推广等优点，已经应用于工艺品、模具、汽车零部件直接制造等民用工业。但现有的FDM一般只能加工热塑性材料，材料固化后硬度、韧性和弹性性能较差。随着3D打印应用领域的拓展，多材料打印成为3D打印的一种趋势。与之配套的打印机的研发也迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种反应型3D打印机，所述的反应型3D打印机材料适用面广、操作简单、易于维护和推广，能满足3D打印对于多材料打印的需求。在本专利技术的第一方面，提供了一种反应型3D打印机，所述3D打印机包括一外壳(1)，和位于外壳中的：出料装置，所述的出料装置包括一混合器401，以及两个或多个储料针筒4；气流控制系统，所述的气流控制系统包括：输气管2和电磁阀或用于控制高压气体通断的电磁阀或电磁开关3；成型室，所述的成型室中具有一成型基板5；排气系统，所述排气系统包括：冷却装置(如冷却排气风扇)和用于将反应尾气排出的尾气排出装置如排气风扇；运动控制系统11：所述的运动控制系统用于控制各部件移动；操作面板12。在另一优选例中，所述的两个或多个储料针筒用于存放不同的打印原料；在另一优选例中，所述的两个或多个储料针筒分别储存一种或多种打印原料；在另一优选例中，在打印过程中，打印原料在所述的成型基板表面固化成型。在另一优选例中，所述的出料装置包括：两个或多个储料针筒，所述的储料针筒包括外套402、内胆403和气动接头404；与所述储料针筒下方连接具有一出料开口的混合器。在另一优选例中，所述的储料针筒中，所述的外套为不锈钢外套，和/或所述的内胆为聚四氟乙烯内胆。在另一优选例中，所述的储料针筒还包括分别连接于各个储料针筒的多个单独气管405，和与所述的单独气管相连的压缩气体源406。在另一优选例中，所述的多个单独气管上分别具有一电磁阀或电磁开关，且所述的电磁阀或电磁开关用于控制所述单独气管中的高压气体通断。在另一优选例中，所述3D打印机还包括温度控制系统，所述的温度控制系统还包括一加热器6。在另一优选例中，所述的加热器位于所述的成型基板背面或内部。在另一优选例中，所述的温度控制系统用于控制成型基板表面和/或成型室的温度。在另一优选例中，所述的温度控制系统可对打印原料加热，加快其反应速度。在另一优选例中，所述排气系统包括：冷却风扇10和用于将反应尾气排出的排气风扇7。在另一优选例中，所述的3D打印机还包括：用于控制储料针筒在平面内移动的XY十字滑台8，和/或用于控制成型基板在垂直方向上下移动的Z轴连接器9。本专利技术的第二方面提供了一种3D打印方法，所述打印方法包括以下步骤：(a)在所述储料针筒中分别加入相应的打印原料；(b)设定控制各储料针筒中所述打印原料的出料速率或出料比例；(c)设置成型基板中加热器的温度；(e)在所述的成型基板上进行脱机打印。在另一优选例中，所述的打印原料选自下组：翻模硅胶胶水/硅胶固化剂(优选地，所述的硅胶与固化剂的出料速率比为100:1-5)；环氧树脂A胶/环氧树脂B胶(优选地，所述的环氧树脂A胶和环氧树脂B胶的出料速率之比为1:0.5-2)；或所述的组分包括组分(a)和组分(b)，且所述的组分(a)包括选自下组的一种或多种：玉米淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、碳酸钙、氢氧化钠、水，且所述的组分(b)包括选自下组的一种或多种：过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、水(优选地，所述的组分(a)和组分(b)的出料速率比为1:0.5-2)。在另一优选例中，所述的成型基板中加热器的温度为：40-100℃。应理解，在本专利技术范围内，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1为本专利技术反应型打印机结构示意图；图2为本专利技术反应型打印机出料装置结构示意图；图3为本专利技术反应型打印机加热器布置结构示意图；图4为本专利技术反应型打印机排气扇布置结构示意图；各图中，1为外壳，2为输气管，3为电磁阀或电磁开关，4为针筒，5为成型基板，6为加热器，7为排气风扇，8为XY十字滑台，9为Z轴连接器，10为冷却风扇1，11为控制系统，12为操作面板，401为混合器，402为不锈钢外套，403为聚四氟乙烯内胆，404为气动接头，405为气管，406为压缩气体源。具体实施方式本专利技术人经过长期而深入的研究，发现现有的FDM打印机以固态丝材为原料，一般只能加工热塑性材料，材料固化后硬度、韧性和弹性性能较差。本专利技术所述的反应型3D打印机，将双喷头FDM打印机的两个喷头分别替换成储料针筒，将FDM的挤出电机换成控制高压气体通断的电磁阀门，阀门与高压钢瓶或者压缩空气连结。根据打印图案的需要，控制电磁阀通断，使两个针筒内的液态物质挤出后混合均匀，然后在加热的基板加速反应，固化定型。与FDM逐层叠加类似，通过层层叠加，形成所需的3D立体结构，从而完成了本专利技术。以下结合附图，进一步说明本专利技术。需理解，以下的描述仅为本专利技术的最优选实施方式，而不应当被认为是对于本专利技术保护范围的限制。在充分理解本专利技术的基础上，本领域技术人员可以对本专利技术的技术方案作出非本质的改动，这样的改动应当被视为包括于本专利技术的保护范围之中的。如图1所示，本专利技术提供了一种反应型3D打印机，包括包括一外壳1，和位于外壳中的：出料装置，所述的出料装置包括一混合器401，以及两个或多个储料针筒4；气流控制系统，所述的气流控制系统包括：输气管2和电磁阀或用于控制高压气体通断的电磁阀或电磁开关3；成型室，所述的成型室中具有一设置有加热器6的成型基板5；排气系统，所述排气系统包括：冷却装置(如冷却排气风扇)10和用于将反应尾气排出的尾气排出装置(如排气风扇)7(详见图4，排气扇布置结构示意图)；运动控制系统11：所述的运动控制系统用于控制各部件移动；用于控制储料针筒在平面内移动的XY十字滑台8；用于控制成型基板在垂直方向上下移动的Z轴连接器9和操作面板12。如图2所示的储料针筒，包括一混合器401、外套402、内胆403和气动接头404，在所述储料针筒下方连接具有一出料开口的混合器。所述的储料针筒还包括分别连接于各个储料针本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温反应型3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括一外壳(1)，和位于外壳中的：出料装置，所述的出料装置包括一混合器(401)，以及两个或多个储料针筒(4)；气流控制系统，所述的气流控制系统包括：输气管(2)和电磁阀或用于控制高压气体通断的电磁阀或电磁开关(3)；成型室，所述的成型室中具有一成型基板(5)；排气系统，所述排气系统包括：冷却装置(如冷却排气风扇)和用于将反应尾气排出的尾气排出装置(如排气风扇)；运动控制系统(11)：所述的运动控制系统用于控制各部件移动；操作面板(12)。

【技术特征摘要】
1.一种高温反应型3D打印机，其特征在于，所述3D打印机包括一外壳(1)，和位于外壳中的：出料装置，所述的出料装置包括一混合器(401)，以及两个或多个储料针筒(4)；气流控制系统，所述的气流控制系统包括：输气管(2)和电磁阀或用于控制高压气体通断的电磁阀或电磁开关(3)；成型室，所述的成型室中具有一成型基板(5)；排气系统，所述排气系统包括：冷却装置(如冷却排气风扇)和用于将反应尾气排出的尾气排出装置(如排气风扇)；运动控制系统(11)：所述的运动控制系统用于控制各部件移动；操作面板(12)。2.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述的出料装置包括：两个或多个储料针筒，所述的储料针筒包括外套(402)、内胆(403)和气动接头(404)；与所述储料针筒下方连接具有一出料开口的混合器。3.如权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述的储料针筒中，所述的外套为不锈钢外套，和/或所述的内胆为聚四氟乙烯内胆。4.如权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述的储料针筒还包括分别连接于各个储料针筒的多个单独气管(405...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志祥，廖广鑫，郭建军，刘丰华，程昱川，许高杰，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33