一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置，包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、数据信号传输集成模块、温度加热控制器、多轴运动控制器、V轴旋转平台、计算机控制系统、触屏人机界面；打印开始后多轴运动控制器按照层面数据信息，控制X、Y、Z轴的直线运动、U、V轴的旋转运动和挤压杆的直线运动，脉冲信号发生器控制玻璃熔浆的挤出运动，协调各个运动可逐层分区域将陶瓷浆体和玻璃熔丝打印沉积，完成陶瓷/玻璃复合结构零件的堆积成形。采用上述方案，将陶瓷浆料打印和高温玻璃打印相结合，实现任意陶瓷玻璃复合结构零件的逐层打印，满足人们的个性化需求，具有很好的市场应用价值。

A 3D printing and forming device for ceramic glass composite structure

The utility model discloses a 3D printing and forming device with a ceramic-glass composite structure, which comprises a column, an X-axis linear slide, a Y-axis linear slide, a Z-axis linear slide, a data signal transmission integrated module, a temperature heating controller, a multi-axis motion controller, a V-axis rotating platform, a computer control system and a touch screen man-machine interface. After printing, the multi-axis motion controller controls the linear motion of X, Y and Z axes, the rotation of U and V axes and the linear motion of the extrusion bar according to the level data information. The pulse signal generator controls the extrusion movement of the glass melt, and coordinates the movement of each movement. The ceramic paste and the glass fuse can be printed and deposited layer by layer and region by region to complete the ceramic. Stacking forming of glass composite structure parts. Using the above scheme, the ceramic paste printing and high temperature glass printing are combined to realize the layer-by-layer printing of any ceramic-glass composite structure parts, which meets the individual needs of people and has a good market application value.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置
本技术涉及3D打印
，尤其涉及的是，一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置。
技术介绍
随着科学技术的发展和人们对个性化生活的追求，精美的工艺玻璃和陶瓷制品成为人们生活中必不可缺的物品，特别是近年如何将陶瓷和玻璃进行结合，制造出个性化的陶瓷/玻璃复合结构制品，成为人们追逐的时尚目标。传统玻璃制品的成形工艺主要包括塑模、成型、吹制、电镀或烧结等工序，最后的产品质量与制造技术水平密切相关。传统陶瓷零件多采用拉坯、注浆、热压铸等成形方法，陶瓷零件的复杂形状受限、生产周期长、成本高。由于玻璃材料和陶瓷材料都具有脆性的共同特点，且在加热的状态下，陶瓷粘土和玻璃具有不同的收缩和膨胀率，如何让两种传统工艺结合在一起制造出陶瓷/玻璃复合结构制品，成为制造领域急需解决的技术问题。因此，设计开发一种适用于陶瓷/玻璃复合结构制品成形的方法和装置，满足人们的个性化需求，将具有重要的使用推广价值巨大的经济意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种新型的利用3D打印分层制造陶瓷玻璃复合结构制品的装置。为实现上述目的，本技术所采用了下述的技术方案：一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置，包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、平板加热炉、U轴旋转平台、数据信号传输集成模块、热电偶、温度加热控制器、多轴运动控制器、脉冲信号发生器、V轴旋转平台、U型支架体、挤压腔体、挤压运动直线滑台、坩埚、环形加热炉、计算机控制系统、触屏人机界面；惰性气体压力储存瓶内部存储高纯氮气，气体输气管道与压力调节阀相连，压力调节阀的另一端通过气体输送管道与电磁阀的进气口相连，电磁阀的出气口与坩埚的上端相连，控制电磁阀的开启/关闭，实现坩埚内部气体压力的控制；所述立柱位于隔震底板上面，Y轴直线滑台通过螺栓连接安装在立柱的上面，Y轴伺服电机安装在Y轴直线滑台的前端，Z轴直线滑台通过螺栓连接安装在Y轴直线滑台的侧边，控制Y轴伺服电机的转动时，可实现Z轴直线滑台在Y方向的往返直线运动；L型支架板通过连接板安装在Z轴直线滑台的上面，挤压腔体和环形加热炉通过卡套安装在L型支架板的水平端面上，Z轴伺服电机安装在Z轴直线滑台的上端，控制Z轴伺服电机转动时，实现L型支架板在Z方向的上下直线运动；X轴直线滑台安装在底部平板上面，X轴伺服电机安装在X轴直线滑台的一端，V轴旋转平台安装在X轴直线滑台上面，控制X轴伺服电机转动时，实现V轴旋转平台在X方向的左右直线运动；所述U型支架体位于环形加热炉的正下方，U型支架体通过连接板安装在V轴旋转平台的上方，V轴伺服电机安装在V轴旋转平台的一端，控制V轴伺服电机转动时，实现U型支架体绕其中心Z轴方向的整体旋转运动；所述U轴旋转平台安装在U型支架体的内部，U轴伺服电机安装在U型支架体的侧边，并与U轴旋转平台相连接，控制U轴伺服电机转动时，实现U轴旋转平台绕X轴方向的整体角度摆动；所述坩埚位于环形加热炉的内侧，热电偶放置在玻璃熔浆内部，当脉冲信号发生器将脉冲信号通过数据信号传输集成模块传输到电磁阀时，控制电磁阀的开启/关闭；所述电磁阀开启时，使坩埚内部产生气压，使玻璃熔浆从喷嘴中挤压出来，形成连续均匀的玻璃熔丝，电磁阀关闭时，坩埚内部产生气压消失，玻璃熔浆停止挤出；所述挤压运动直线滑台安装在挤压腔体的上端，挤压杆通过连接板安装在挤压运动直线滑台的右侧滑板上，挤压伺服电机安装在挤压运动直线滑台的上端，控制挤压伺服电机的转动时，实现挤压杆在挤压腔体内的上下往复直线运动；所述挤压杆向下运动时，挤压腔体中的陶瓷浆料从将从挤压喷头中挤出，形成连续均匀的陶瓷浆体，停止挤压伺服电机的运动，陶瓷浆料停止挤出；所述计算机控制系统通过总线与多轴运动控制器、脉冲信号发生器和温度加热控制器相连，实现对各个模块的总体控制；所述数据信号传输集成模块实现电机反馈控制信号与多轴运动控制器、温度反馈控制信号与温度加热控制器、脉冲信号发生器与电磁阀之间的数据信号传输；所述环形加热炉放置于坩埚外侧，平板加热炉放置于保温沉积板内部，两个热电偶分别放置于坩埚和保温沉积板内部，两个热电偶将采集到的温度信号传送到温度加热控制器，实现对坩埚和保温沉积板内部温度的反馈控制；打印开始后多轴运动控制器按照层面数据信息，控制X、Y、Z轴的直线运动、U、V轴的旋转运动和挤压杆的直线运动，脉冲信号发生器控制玻璃熔浆的挤出运动，协调各个运动可逐层分区域将陶瓷浆体和玻璃熔丝打印沉积，完成陶瓷/玻璃复合结构零件的堆积成形。相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本技术提出将陶瓷浆料打印和高温玻璃打印相结合，以陶瓷浆体和玻璃熔丝为制造单元，通过分区域、不同材料、逐层按序沉积技术，可实现任意陶瓷/玻璃复合结构零件的逐层打印，具有柔性化、高效率、低成本等特点；采用气体挤压技术实现坩埚内玻璃熔浆的挤出，在打印过程中以脉冲信号控制电磁阀的开启/关闭，实现坩埚内气压的准确调节，进而对玻璃熔浆的挤出与停止进行实时有效控制，该装置结构简单、维护方便，可大大降低资金投入；将计算机建模技术、材料成形技术和艺术设计思想结合在一起，探索出了一种新型的加法制造陶瓷/玻璃复合结构制件的新工艺，可制造出外观精美绝伦，用途更加广泛的陶瓷/玻璃复合结构制件，满足人们的个性化需求，具有很好的市场应用价值。附图说明图1为本实施例中陶瓷玻璃复合结构打印成形装置示意图；图2为本实施例中打印成形装置局部放大示意图；图3为实施例中分区域、不同材料、逐层按序打印工作示意图；图中：1-惰性气体压力储存瓶、2-立柱、3-Y轴伺服电机、4-输气管道、5-Y轴直线滑台、6-Z轴直线滑台、7-压力调节阀、8-Z轴伺服电机、9-连接板、10-L型支架板、11-平板加热炉、12-保温沉积板、13-U轴旋转平台、14-数据信号传输集成模块、15-热电偶、16-温度加热控制器、17-多轴运动控制器、18-脉冲信号发生器、19-U轴伺服电机、20-V轴伺服电机、21-连接板、22-V轴旋转平台、23-U型支架体、24-X轴伺服电机、25-陶瓷浆料、26-挤压腔体、27-挤压运动直线滑台、28-挤压伺服电机、29-挤压杆、30-陶瓷浆体、31-热电偶、32-电磁阀、33-坩埚、34-环形加热炉、35-玻璃熔浆、36-喷嘴、37-玻璃熔丝、38-打印的陶瓷/玻璃复合结构、39-计算机控制系统、40-触屏人机界面、41-X轴直线滑台、42-挤压喷头、43-隔震底板。具体实施方式为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。附图中给出了本技术的较佳的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置，其特征在于，包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、平板加热炉、U轴旋转平台、数据信号传输集成模块、热电偶、温度加热控制器、多轴运动控制器、脉冲信号发生器、V轴旋转平台、U型支架体、挤压腔体、挤压运动直线滑台、坩埚、环形加热炉、计算机控制系统、触屏人机界面；惰性气体压力储存瓶内部存储高纯氮气，气体输气管道与压力调节阀相连，压力调节阀的另一端通过气体输送管道与电磁阀的进气口相连，电磁阀的出气口与坩埚的上端相连，控制电磁阀的开启/关闭，实现坩埚内部气体压力的控制；所述立柱位于隔震底板上面，Y轴直线滑台通过螺栓连接安装在立柱的上面，Y轴伺服电机安装在Y轴直线滑台的前端，Z轴直线滑台通过螺栓连接安装在Y轴直线滑台的侧边，控制Y轴伺服电机的转动时，可实现Z轴直线滑台在Y方向的往返直线运动；L型支架板通过连接板安装在Z轴直线滑台的上面，挤压腔体和环形加热炉通过卡套安装在L型支架板的水平端面上，Z轴伺服电机安装在Z轴直线滑台的上端，控制Z轴伺服电机转动时，实现L型支架板在Z方向的上下直线运动；X轴直线滑台安装在底部平板上面，X轴伺服电机安装在X轴直线滑台的一端，V轴旋转平台安装在X轴直线滑台上面，控制X轴伺服电机转动时，实现V轴旋转平台在X方向的左右直线运动；所述U型支架体位于环形加热炉的正下方，U型支架体通过连接板安装在V轴旋转平台的上方，V轴伺服电机安装在V轴旋转平台的一端，控制V轴伺服电机转动时，实现U型支架体绕其中心Z轴方向的整体旋转运动；所述U轴旋转平台安装在U型支架体的内部，U轴伺服电机安装在U型支架体的侧边，并与U轴旋转平台相连接，控制U轴伺服电机转动时，实现U轴旋转平台绕X轴方向的整体角度摆动；所述坩埚位于环形加热炉的内侧，热电偶放置在玻璃熔浆内部，当脉冲信号发生器将脉冲信号通过数据信号传输集成模块传输到电磁阀时，控制电磁阀的开启/关闭；所述电磁阀开启时，使坩埚内部产生气压，使玻璃熔浆从喷嘴中挤压出来，形成连续均匀的玻璃熔丝，电磁阀关闭时，坩埚内部产生气压消失，玻璃熔浆停止挤出；所述挤压运动直线滑台安装在挤压腔体的上端，挤压杆通过连接板安装在挤压运动直线滑台的右侧滑板上，挤压伺服电机安装在挤压运动直线滑台的上端，控制挤压伺服电机的转动时，实现挤压杆在挤压腔体内的上下往复直线运动；所述挤压杆向下运动时，挤压腔体中的陶瓷浆料从将从挤压喷头中挤出，形成连续均匀的陶瓷浆体，停止挤压伺服电机的运动，陶瓷浆料停止挤出；所述计算机控制系统通过总线与多轴运动控制器、脉冲信号发生器和温度加热控制器相连，实现对各个模块的总体控制；所述数据信号传输集成模块实现电机反馈控制信号与多轴运动控制器、温度反馈控制信号与温度加热控制器、脉冲信号发生器与电磁阀之间的数据信号传输；所述环形加热炉放置于坩埚外侧，平板加热炉放置于保温沉积板内部，两个热电偶分别放置于坩埚和保温沉积板内部，两个热电偶将采集到的温度信号传送到温度加热控制器，实现对坩埚和保温沉积板内部温度的反馈控制；打印开始后多轴运动控制器按照层面数据信息，控制X、Y、Z轴的直线运动、U、V轴的旋转运动和挤压杆的直线运动，脉冲信号发生器控制玻璃熔浆的挤出运动，协调各个运动可逐层分区域将陶瓷浆体和玻璃熔丝打印沉积，完成陶瓷/玻璃复合结构零件的堆积成形。...

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置，其特征在于，包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、平板加热炉、U轴旋转平台、数据信号传输集成模块、热电偶、温度加热控制器、多轴运动控制器、脉冲信号发生器、V轴旋转平台、U型支架体、挤压腔体、挤压运动直线滑台、坩埚、环形加热炉、计算机控制系统、触屏人机界面；惰性气体压力储存瓶内部存储高纯氮气，气体输气管道与压力调节阀相连，压力调节阀的另一端通过气体输送管道与电磁阀的进气口相连，电磁阀的出气口与坩埚的上端相连，控制电磁阀的开启/关闭，实现坩埚内部气体压力的控制；所述立柱位于隔震底板上面，Y轴直线滑台通过螺栓连接安装在立柱的上面，Y轴伺服电机安装在Y轴直线滑台的前端，Z轴直线滑台通过螺栓连接安装在Y轴直线滑台的侧边，控制Y轴伺服电机的转动时，可实现Z轴直线滑台在Y方向的往返直线运动；L型支架板通过连接板安装在Z轴直线滑台的上面，挤压腔体和环形加热炉通过卡套安装在L型支架板的水平端面上，Z轴伺服电机安装在Z轴直线滑台的上端，控制Z轴伺服电机转动时，实现L型支架板在Z方向的上下直线运动；X轴直线滑台安装在底部平板上面，X轴伺服电机安装在X轴直线滑台的一端，V轴旋转平台安装在X轴直线滑台上面，控制X轴伺服电机转动时，实现V轴旋转平台在X方向的左右直线运动；所述U型支架体位于环形加热炉的正下方，U型支架体通过连接板安装在V轴旋转平台的上方，V轴伺服电机安装在V轴旋转平台的一端，控制V轴伺服电机转动时，实现U型支架体绕其中心Z轴方向的整体旋转运动；所述U轴旋转平台安装在U型支架体的内部，U轴伺服电机安装在U型支架体的侧边，并与...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁艳普，李耀辉，李文静，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：新型
国别省市：河南,41