一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，包括底板和安装在底板上的支架及驱动机构，所述驱动机构包括升降电机和刮板电机，在所述支架上设置有水平布置的成型平台和供料平台，所述升降电机驱动所述成型平台、供料平台在垂直方向上移动，所述支架上还设置有垂向布置的物料刮板，所述刮板电机驱动所述物料刮板在水平方向上移动。通过本发明专利技术的装置可以获得具有较高的力学性能和较好的表面精度，耐高温，耐腐蚀的陶瓷成型件，无需模具，可进一步推广3D打印在工业领域的应用。

A Ceramic 3D Printing and Forming Device and Method Based on SLA Process

The invention relates to a ceramic 3D printing and forming device based on SLA process, which comprises a bottom plate and a bracket and a driving mechanism mounted on the bottom plate. The driving mechanism comprises a lifting motor and a scraper motor. A horizontal forming platform and a feeding platform are arranged on the bracket. The lifting motor drives the forming platform and the feeding platform to move in a vertical direction, and the brackets are arranged horizontally. A material scraper arranged vertically is also arranged on the rack, and the scraper motor drives the material scraper to move horizontally. The device of the invention can obtain ceramic moulding parts with high mechanical properties, good surface accuracy, high temperature resistance and corrosion resistance, without the need of dies, and can further promote the application of 3D printing in the industrial field.

【技术实现步骤摘要】
一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置及方法
本专利技术涉及一种3D打印工艺，尤其是一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置及方法，属于打印机

技术介绍
据了解，3D打印根据材料的不同划分出多种不同工艺，例如FDM(FusedDepositionModeling，熔融沉积)技术、SLA(StereoLithographyApparatus，光敏树脂选择性固化)技术、SLS(SelectiveLaserSintering，粉末材料选择性激光烧结)技术、3DP(3ThreeDimensionPrinting，3D喷射打印)技术等。近年来，随着人们对3D打印成型件使用环境的不同要求，对材料的性能提出了更高的要求，如高温情况下较高强度的需求，在这种情况下，将陶瓷材料应用于3D打印中的技术应运而生，较为明显的层纹使得传统FDM技术不能很好应用于陶瓷材料的3D打印中，除了上述FDM方法，目前比较成熟的3D打印方法是基于SLA工艺基础上演变而来。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，同时给出了陶瓷3D打印成型方法。为了达到以上目的，本专利技术提供一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，包括底板和安装在底板上的支架及驱动机构，所述驱动机构包括升降电机和刮板电机，在所述支架上设置有水平布置的成型平台和供料平台，所述升降电机驱动所述成型平台、供料平台在垂直方向上移动，所述支架上还设置有垂向布置的物料刮板，所述刮板电机驱动所述物料刮板在水平方向上移动。上述结构中，针对陶瓷材料在3D打印中的应用，以SLA成型工艺为基础，提出一种改进的成型方法，以进一步推广无机陶瓷材料在3D打印领域的应用。区别于传统的SLA工艺的供料铺料方式，这里设置有两个平台，分别为供料平台和成型平台。进一步的，所述成型平台、供料平台为方形板，并且所述成型平台位于供料平台的上方，所述物料刮板为方形板。进一步的，所述支架包括设置在底板四角的竖杆，位于底板左端的竖杆穿过成型平台并且所述成型平台可沿该竖杆上下移动，位于底板右端部的竖杆穿过供料平台并且所述供料平台可沿该竖杆上下移动；沿底板长度方向布置的两根竖杆之间连接有横杆，所述横杆穿过物料刮板并且所述物料刮板可沿横杆左右移动。进一步的，所述底板的左端设有左旋丝杆，所述左旋丝杆布置在位于底板左端的两根竖杆中间；所述底板的右端部设有右旋丝杆，所述右旋丝杆布置在位于底板右端部的两根竖杆中间；所述左旋丝杆、右旋丝杆具有外螺纹部，所述左旋丝杆的外螺纹部穿过成型平台并且所述成型平台可沿其外螺纹部上下移动，所述右旋丝杆的外螺纹部穿过供料平台并且所述供料平台可沿其外螺纹部上下移动。进一步的，所述左旋丝杆的下端部设有竖向布置的第一齿轮，所述右旋丝杆的下端部设有竖向布置的第二齿轮，所述第一齿轮与设置在传动轴左端的第三齿轮相啮合，所述第二齿轮与设置在传动轴右端的第四齿轮相啮合，所述第三齿轮、第四齿轮均横向布置，所述传动轴通过左、右两个支座安装在底板上，所述传动轴的中部设有涡轮，所述涡轮与蜗杆相配合，所述蜗杆与安装在底板上的升降电机相连。进一步的，所述刮板电机通过安装座安装在底板的右端，所述刮板电机的输出端设有主动齿轮，所述主动齿轮通过传动带与从动齿轮相连，所述传动带穿过物料刮板并且所述传动带与物料刮板固定连接。进一步的，在位于所述底板左端的两竖杆的上部均制有通孔，所述通孔中设置有纵向连接杆，所述从动齿轮安装在纵向连接杆上；在所述物料刮板的上部制有截面为长方形的贯穿孔，所述传动带穿过贯穿孔，并且所述传动带通过紧固件与物料刮板固定连接。一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型方法，包括以下步骤：第一步、三维模型的建立，利用常见的三维建模软件进行建模，建模完成后需要将源文件转换为3D打印通用格式，如.stl格式，并传输至打印机中进行切片分层处理；第二步、备料，分为两步，第一步是将自制的无机陶瓷粉末充分研磨成陶瓷浆体（研磨时间视量而定，一般不少于3小时），第二步将陶瓷浆体与光敏树脂材料按比例充分混合均匀，形成高固相的混合浆体；第三步、供料是通过供料仓向供料平台供料实现的，打印机中有两个平台，即成型平台和供料平台，在供料时，将供料仓中的混合浆体推送到供料平台上；第四步、铺料通过供料平台与成型平台的一升一降，并利用物料刮板刮平来实现的，物料刮板将供料平台上的混合浆体推送至成型平台并铺平形成致密的打印层，待下一次铺料时，将成型平台下降一个层厚的高度，供料平台上升一个层厚高度，然后再重复铺料动作即可；第五步、3D打印成型，利用激光（即SLA工艺中的UV灯或紫外光）对成型平台上铺平的致密打印层根据设定好的路径进行照射，使混合浆体中的光敏树脂材料在激光照射下发生光固化反应，并将混合浆体中的陶瓷材料紧紧包裹住，完成打印，即可形成一个初步的成型件；第六步、必要的后处理，对打印完成的初步成型件进行高温烧结脱脂处理，脱脂的过程中也完成了对陶瓷浆体的固化，从而形成最终的陶瓷成型件。上述步骤中，供料、铺料以及3D打印成型均在打印平台样机中实现。第二步中，所述无机陶瓷粉末由氧化铝、氧化锆、碳化硅、二氧化硅中的一种或多种超细粉末组成，所述光敏树脂材料为Carbon的氰酸脂(CyanateEster)树脂，能在高温下保持良好的强度、刚度和长期的热稳定性；为了得到较好力学性能和较高表面精度的成型件，所述陶瓷浆体与光敏树脂材料的质量比不低于7:1；为了迎合不同产品的需求，混合浆体中还可加入染色剂材料，这样即可改变混合浆体的颜色。第六步中，在后处理的高温烧结脱脂时，温度要求较高，一般为1000℃～1500℃，脱脂与陶瓷材料的烧结固化是同时进行的，为了得到力学性能较好的陶瓷成型件，此部分需要较长时间，一般为20h～40h；为了提高表面精度，对陶瓷成型件进行表面上釉处理。本专利技术的优点如下：1）本专利技术的供料铺料装置可以有助于形成平整致密的打印层，在利用传统的SLA工艺时，其供料方式应用在陶瓷材料里时，会造成供料不连续，铺料不平整的问题，本专利技术的方法可有效解决这个问题；2）本专利技术中的陶瓷材料和光敏树脂材料均为自制，有助于3D打印材料的推广；3）本专利技术中最终获得的陶瓷成型件具有较高的力学性能和较好的表面精度，耐高温，耐腐蚀，可广泛应用于生物化工领域。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术一个实施例的工艺流程图。图2为本专利技术一个实施例的结构示意图。图3为图2的侧视图。图中：1.底板，2.支架，2-1.竖杆，2-2.横杆，3.成型平台，4.供料平台，5.物料刮板，6.升降电机，7.刮板电机，8.左旋丝杆，9.右旋丝杆，10.第一齿轮，11.第二齿轮，12.传动轴，13.第三齿轮，14.第四齿轮，15.涡轮，16.支座，17.蜗杆，18.安装座，19.传动带，20.纵向连接杆，21.成型件，22.紧固件。具体实施方式实施例一本实施例提供了一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，其结构如图2和图3所示，包括底板1和安装在底板1上的支架2及驱动机构，驱动机构包括升降电机6和刮板电机7，在支架2上设置有水平布置的成型平台3和供料平台4，升降电机6驱动所述成型平台3、供料平台4在垂直方向上移动，支架2上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，其特征在于：包括底板（1）和安装在底板（1）上的支架（2）及驱动机构，所述驱动机构包括升降电机（6）和刮板电机（7），在所述支架（2）上设置有水平布置的成型平台（3）和供料平台（4），所述升降电机（6）驱动所述成型平台（3）、供料平台（4）在垂直方向上移动，所述支架（2）上还设置有垂向布置的物料刮板（5），所述刮板电机（7）驱动所述物料刮板（5）在水平方向上移动。

【技术特征摘要】
1.一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，其特征在于：包括底板（1）和安装在底板（1）上的支架（2）及驱动机构，所述驱动机构包括升降电机（6）和刮板电机（7），在所述支架（2）上设置有水平布置的成型平台（3）和供料平台（4），所述升降电机（6）驱动所述成型平台（3）、供料平台（4）在垂直方向上移动，所述支架（2）上还设置有垂向布置的物料刮板（5），所述刮板电机（7）驱动所述物料刮板（5）在水平方向上移动。2.根据权利要求1所述一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，其特征在于：所述成型平台（3）、供料平台（4）为方形板，并且所述成型平台（3）位于供料平台（4）的上方，所述物料刮板（5）为方形板。3.根据权利要求2所述一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，其特征在于：所述支架（2）包括设置在底板四角的竖杆（2-1），位于底板（1）左端的竖杆（2-1）穿过成型平台（3）并且所述成型平台（3）可沿竖杆（2-1）上下移动，位于底板（1）右端部的竖杆（2-1）穿过供料平台（4）并且所述供料平台（4）可沿竖杆（2-1）上下移动；沿底板长度方向布置的两根竖杆（2-1）之间连接有横杆（2-2），所述横杆（2-2）穿过物料刮板（5）并且所述物料刮板（5）可沿横杆（2-2）左右移动。4.根据权利要求3所述一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，其特征在于：所述底板（1）的左端设有左旋丝杆（8），所述左旋丝杆（8）布置在位于底板（1）左端的两根竖杆（2-1）中间；所述底板（1）的右端部设有右旋丝杆（9），所述右旋丝杆（9）布置在位于底板（1）右端部的两根竖杆（2-1）中间；所述左旋丝杆（8）、右旋丝杆（9）具有外螺纹部，所述左旋丝杆（8）的外螺纹部穿过成型平台（3）并且所述成型平台（3）可沿其外螺纹部上下移动，所述右旋丝杆（9）的外螺纹部穿过供料平台（4）并且所述供料平台（4）可沿其外螺纹部上下移动。5.根据权利要求4所述一种基于SLA工艺的陶瓷3D打印成型装置，其特征在于：所述左旋丝杆（8）的下端部设有竖向布置的第一齿轮（10），所述右旋丝杆（9）的下端部设有竖向布置的第二齿轮（11），所述第一齿轮（10）与设置在传动轴（12）左端的第三齿轮（13）相啮合，所述第二齿轮（11）与设置在传动轴（12）右端的第四齿轮（14）相啮合，所述传动轴（12）的中部设有涡轮（15），所述涡轮（15）与蜗杆（17）相配合...

【专利技术属性】
技术研发人员：许飞，李建平，周道清，杨飞，方毅，
申请(专利权)人：南京中船绿洲机器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32