一种基于3D打印技术的复合加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于3D打印技术的复合加工装置及方法，微型注塑机与熔融沉积挤出装置并排固定安装在机架上，采用先堆叠成型再注塑强化的方式，在模型设计阶段根据具体强度增强需要在三维模型中沿竖直方向设置多个盲孔或流道并利用熔融沉积喷头配合三维运动的成型平台制得内部带有盲孔或流道的高分子材料实体。成型平台运动至制品上表面并连接紧密。转动连接器内双通道单通阀，控制抽风通路及注射通路的开启与关闭。真空抽风机通过连接器内部通路将预设流道内部抽真空，微型注塑机通过注塑通路将填充料熔融并注入制品。在微型注塑机注射压力与大气压的共同作用下可使填充物在预设流道内致密不分层，可以实现大大提高制品水平方向剪切强度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的复合加工装置及方法
本专利技术涉及快速成型领域，具体涉及一种制备高强度3D打印制品的装置。
技术介绍
3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。但因3D打印技术是分层制造，层层堆叠成型，导致水平方向剪切强度较小，制品强度较差，导致目前3D打印制品无法在实际生产中直接使用。强度问题是3D打印技术推广过程中面临的主要技术瓶颈之一。
技术实现思路
为了解决3D打印制品的强度问题，本专利技术提出一种基于3D打印技术的复合加工装置，在模型设计阶段根据具体强度需要在模型中沿竖直方向设置多个盲孔并利用3D打印机制得实体，使用微型注塑机将熔融态填充料挤入制品预先设计的盲孔或流道中作为3D打印制品的骨架，可有效提高制品抗剪切能力，提高3D打印制品强度薄弱点。本专利技术能一定程度上实现3D打印制品强度的提高问题，有效延长制品的使用寿命，提高3D打印的应用范围，有助于将3D打印技术更进一步应用于实际工业生产当中。本专利技术的技术方案是：一种基于3D打印技术的复合加工装置，由注射单元和成型单元构成：其中注射单元包括微型注塑机、抽真空风机、连接器、双通道单通阀、橡胶垫片；其中成型单元由熔融沉积挤出装置、成型平台、三维运动模组组成；微型注塑机机头与制品通过连接器相连，连接器中抽风机通道与注射通道通过双通道单通阀控制通道的开闭。本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置的成型单元中在模型设计阶段根据具体强度增强需要在三维模型中沿竖直方向设置多个盲孔或流道并利用3D打印机制得内部带有盲孔或流道的高分子材料实体。成型平台安装在三维运动模组上，熔融沉积挤出装置固定安装在机架上。利用齿轮相向旋转啮合高分子材料细丝送入加热喷头中熔融塑化并挤出，挤出熔丝配合三维运动的成型平台进行堆积成型。本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置的注射单元中，微型注塑机与熔融沉积挤出装置并排固定安装在机架上。注塑机机头处安装有锥形连接器，连接器外侧缠绕有加热圈，可使填充物料保证较好的流动性。连接器下端安装有橡胶垫片。连接器内部为三通结构，其中上端连接注塑机机头，下端连接制品流道口，侧口连接真空抽风机，连接器内部设置有双通道单通阀。当熔融沉积挤出装置打印完成后，成型平台运动至注塑机正下方并向上移动使制品上表面贴紧连接器下方橡胶垫圈，转动连接器内双通道单通阀，将抽真空通路打开，注射通路关闭，真空抽风机工作将制品流道内部的空气排出在流道内形成真空，便于之后注塑环节的加工。再次转动双通道单通阀，将抽真空通路关闭，注射通路打开，注塑机将熔融高分子填充物注入预设流道中。由于微型注塑机注射压力高，与大气压的共同作用下可使填充物在预设流道内致密不分层，流道内填充物相比于熔融沉积制品部分有更好剪切强度，且填充物为高分子材料与基体材料性质相近，填充部分与基体材料结合性能较好，可通过流道填充高分子材料的方式提高3D打印制品整体强度。本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置加工方法是：在模型设计阶段根据具体强度增强需要在三维模型中沿竖直方向设置多个盲孔或流道并利用熔融沉积喷头配合三维运动的成型平台制得内部带有盲孔或流道的高分子材料实体。成型平台运动至注塑机正下方并向上移动使制品上表面贴紧连接器下方橡胶垫圈。转动连接器内双通道单通阀，将抽风通路打开，注射通路关闭。真空抽风机通过连接器内部抽风通路将预设流道内部抽真空；再转动双通道单通阀，将抽风通路关闭，注射通路打开，微型注塑机将填充料熔融塑化注入制品的流道中。由于微型注塑机注射压力高，与大气压的共同作用下可使填充物在预设流道内致密不分层，流道内填充物相比于熔融沉积制品部分有更好剪切强度，且填充物为高分子材料与基体材料性质相近，填充部分与基体材料结合性能较好可形成化学键合，可通过流道填充高分子材料的方式提高3D打印制品整体强度。附图说明图1为本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置的整体示意图。图2为本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置的连接器示意图。图3为本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置打印制品示意图。图中：1—机架；2—微型注塑机；3—抽真空风机；4—熔融沉积挤出装置；5—双通道单通阀；6—连接器；7—橡胶垫片；8—制品盲孔或流道；9—制品；10—成型平台；11—三维运动模组。具体实施方式本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置，如图1所示，由注射单元和成型单元构成：其中注射单元包括微型注塑机2、抽真空风机3、连接器6、双通道单通阀5、橡胶垫片7；其中成型单元由熔融沉积挤出装置4、成型平台10、三维运动模组11组成；微型注塑机机头与制品通过连接器6相连，连接器中抽风机通道与注射通道通过双通道单通阀5控制通道的开闭。本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置的注射单元中，微型注塑机2安装与熔融沉积挤出装置4并排固定安装在机架1上。注塑机机头处安装有锥形连接器6，连接器6外侧缠绕有加热圈，可使填充物料保证较好的流动性。连接器6下端安装有橡胶垫片7。连接器6内部为三通结构，其中上端连接注塑机机头，下端连接制品流道口，侧口连接真空抽风机，连接器内部设置有双通道单通阀，如图2所示。当熔融沉积挤出装置打印完成后，成型平台10运动至微型注塑机2正下方并向上移动使制品上表面贴紧连接器下方橡胶垫片，转动连接器内双通道单通阀，将抽真空通路打开，注射通路关闭，真空抽风机工作将制品盲孔或流道8内部的空气排出在流道内形成真空，便于之后注塑环节的加工。再次转动双通道单通阀，将抽真空通路关闭，注射通路打开，注塑机将熔融高分子填充物注入预设流道中。由于微型注塑机注射压力高，与大气压的共同作用下可使填充物在预设流道内致密不分层，流道内填充物相比于熔融沉积制品部分有更好剪切强度，且填充物为高分子材料与基体材料性质相近，填充部分与基体材料结合性能较好，可通过流道填充高分子材料的方式提高3D打印制品整体强度。本专利技术一种基于3D打印技术的复合加工装置加工方法是：在模型设计阶段根据具体强度增强需要在三维模型中沿竖直方向设置多个盲孔或流道8并利用熔融沉积喷头4配合三维运动的成型平台10制得内部带有盲孔或流道的高分子材料实体9。成型平台10运动至注塑机正下方并向上移动使制品上表面贴紧连接器6下方橡胶垫圈7。转动连接器6内双通道单通阀5，将抽风通路打开，注射通路关闭。真空抽风机3通过连接器6内部抽风通路将预设流道内部抽真空；再转动双通道单通阀5，将抽风通路关闭，注射通路打开，微型注塑机2将填充料熔融塑化注入制品的流道中。由于微型注塑机2注射压力高，与大气压的共同作用下可使填充物在预设流道内致密不分层，流道内填充物相比于熔融沉积制品部分有更好剪切强度，且填充物为高分子材料与基体材料性质相近，填充部分与基体材料结合性能较好可形成化学键合，可通过流道填充高分子材料的方式提高3D打印制品整体强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印技术的复合加工装置，其特征在于：由机架、注射单元和成型单元构成：注射单元包括微型注塑机、抽真空风机、连接器、双通道单通阀和橡胶垫片；成型单元由熔融沉积挤出装置、成型平台和三维运动模组组成；微型注塑机机头与制品通过连接器相连，连接器中抽风机通道与注射通道通过双通道单通阀控制通道的开闭；成型平台安装在三维运动模组上，微型注塑机与熔融沉积挤出装置并排固定安装在机架上，熔融沉积挤出装置利用齿轮相向旋转啮合高分子材料细丝送入加热喷头中熔融塑化并挤出，挤出熔丝配合三维运动的成型平台进行堆积成型。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的复合加工装置，其特征在于：由机架、注射单元和成型单元构成：注射单元包括微型注塑机、抽真空风机、连接器、双通道单通阀和橡胶垫片；成型单元由熔融沉积挤出装置、成型平台和三维运动模组组成；微型注塑机机头与制品通过连接器相连，连接器中抽风机通道与注射通道通过双通道单通阀控制通道的开闭；成型平台安装在三维运动模组上，微型注塑机与熔融沉积挤出装置并排固定安装在机架上，熔融沉积挤出装置利用齿轮相向旋转啮合高分子材料细丝送入加热喷头中熔融塑化并挤出，挤出熔丝配合三维运动的成型平台进行堆积成型。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的复合加工装置，其特征在于：注塑机机头处安装有锥形连接器，连接器外侧缠绕有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，马昊鹏，焦志伟，廖超群，李荣军，刘由之，杨勇，丁玉梅，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11