3D陶瓷打印机及使用该3D陶瓷打印机的方法技术

本发明专利技术涉及在透明膜上载置并硬化打印材料的3D打印机以及使用该3D打印机的3D打印方法。本发明专利技术的3D打印机包括：膜供给部，其提供透明膜；材料供给部，其将打印材料提供到透明膜；光硬化部，其使被提供到透明膜上的打印材料按照所设计的形式硬化；以及膜收集部，其在已经通过光硬化部使打印材料硬化之后收集透明膜和残留的打印材料。

3D ceramic printer and the method of using the 3D ceramic printer

The invention relates to a 3D printer that holds and hardens the printed material on a transparent film and a 3D printing method using the 3D printer. The invention of the 3D printer includes a film supply department, which provides transparent film; material supply department, the printing material to provide transparent film; light cured part, which is provided to the printed material on the transparent film to form hardening design; and the film collection, the collection of transparent film after they pass light cured part to print material hardening and residual printing material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D陶瓷打印机及使用该3D陶瓷打印机的方法
本专利技术涉及3D陶瓷打印机及使用该3D陶瓷打印机的3D打印方法。更具体地，本专利技术涉及在透明膜上载置并硬化打印材料的3D陶瓷打印机及使用该3D陶瓷打印机的3D打印方法。
技术介绍
通常，3D打印机被理解为通过如下步骤实现打印材料的3D形状的装置：像2D打印机那样平坦地对材料进行打印，并且使2D打印好的材料层叠。3D打印机已经用于通过在未来制品实际面市之前，利用碎屑和易成型材料制得该制品的副本来提前发现该制品中的任何问题。近些年，因为3D打印机能够基于数字化图形信息短时间地制备出3D形状，所以3D打印机在各种领域中均是期望的。特别地，3D打印机已经用于制备精密部件和高强度陶瓷制品。为了利用3D打印机制备精密部件和高强度陶瓷制品，主要使用诸如DLP和SLA等的光硬化系统(见图1)。然而，DLP和SLA的特征均为如下步骤：将具有分散在光硬化剂中的陶瓷粉末的浆料或糊料装载到打印床(printingbed)或罐(tank)；在每次装载了浆料或糊料之后使Z轴台向下或向上运行；以及通过对浆料或糊料照射光来使浆料或糊料硬化。根据以上方法，随着无机材料的充填率上升，打印浆料或糊料的流动性会降低，这表明难以均匀地制备平坦的层。所以，必须用刮板刮擦打印机表面，或者必须转动容纳浆料或糊料的器皿。这两种情况均使用了容纳浆料或糊料的打印罐，因此无机材料的充填率的提高会伴随着如下问题的产生。首先，难以制备具有均匀厚度和光滑表面的打印层坯体。第二，难以精确地调节打印层坯体的各层的厚度。第三，因由颗粒导致的光散射而难以实现光硬化，这使得照射时间较长，由此打印层坯体的各层的厚度的调节变得困难。第四，因为光散射，根据延长的照射时间或增大的照射剂量，存在在不期望的部位中局部硬化的可能，这会致使硬化溶液变性，其结果是最终打印制品有问题。第五，打印速度会因所有如下步骤均消耗时间而变慢：成型打印层；分离成型台；重新提供浆料和糊料；以及矫直表面。第六，因为当使用打印浆料或糊料床时仅能够使用一种材料，所以不能成型不同材料的组合。韩国专利公开No.10-2014-0146689描述了为各种3D打印处理设计和配置的使用紫外线发光二极管的硬化装置的发展。然而，该发展未提供用于如下3D打印的任何方法：在该3D打印中，通过将用于层叠的适当厚度的浆料或糊料均匀且连续地提供到膜上，以便逐层地提供成型各层所必须的坯体层。韩国专利公开No.10-2014-0140782描述了3D打印机和用于3D打印的方法，其中，能够通过使用透镜来调节光的面积，并且能够通过将反射部或打印部移动到制备台来打印大面积的3D形状。然而，该专利技术与通过如下实现的用于3D打印的方法相去甚远：该用于3D打印的方法中，通过将用于层叠的适当厚度的浆料或糊料均匀且连续地提供到膜上，以便逐层地提供成型各层所必须的坯体。[现有技术文献][专利文献](专利文献1)韩国专利公开No.10-2014-0146689(专利文献2)韩国专利公开No.10-2014-0140782
技术实现思路
技术问题为了克服传统技术的问题，本专利技术的目的是提供3D打印机及使用该3D打印机的用于3D打印的方法，其能够均匀且连续地提供用于层叠的适当厚度的浆料或糊料，其中，为了打印材料的层叠，使用不阻碍用于光加工(photo-fabrication)的光传递且能够在成型之后容易分离的透明膜，使得每次均能够提供成型所必须的坯体。问题的解决方案为了实现以上目的，本专利技术提供一种3D打印机，其包括：膜供给部，其提供透明膜；材料供给部，其将打印材料提供到所述透明膜上；光硬化部(photo-hardeningpart)，其使被提供到所述透明膜上的所述打印材料按照所设计的形式硬化；以及膜收集部，其在已经通过所述光硬化部使所述打印材料硬化之后收集所述透明膜和残留的打印材料。在本文中，所述膜供给部包括：至少一个卷取元件，其用于卷取所述透明膜；马达，其用于驱动所述卷取元件；以及高度调节元件，其用于调节所述卷取元件的高度。另外，还可以包括至少一个刮板，以用于调节被提供到所述透明膜上的所述打印材料的厚度。本专利技术的3D打印机还能够包括一对切割器，用于调节被提供到透明膜的打印材料的宽度和位置。在本文中，所述膜供给部包括如下的至少一者：装配有混合螺杆的注射器、装配有混合搅拌器的挤出容器、以及用于在卷取于所述膜供给部的所述透明膜的转动期间将打印材料分配到所述透明膜的表面上的浆料进料板。注射器式的所述材料供给部包括：筒体，其收纳打印材料；混合螺杆，其装配在所述筒体的内部；挤出注射器，其用于将所述打印材料挤出到所述透明膜上；以及油压马达，其用于调节所述挤出注射器的上下移动。挤出容器式的所述材料供给部包括：箱体，其收纳打印材料；搅拌器，其装配在所述箱体的内部，用于搅拌所述打印材料；出口，其用于将所述打印材料排出到所述透明膜上；以及压力调节马达，其用于调节挤出压力。还可以包括温度调节板，以用于在所述透明膜被提供到所述光硬化部之前有规律地(regularly)维持所述透明膜上的所述打印材料的温度。所述光硬化部包括：光照射单元；第一成型台，被提供了打印材料的所述透明膜载置于所述第一成型台；以及第二成型台，在所述第二成型台处，使所述打印材料被压紧在所述透明膜上。本专利技术的3D陶瓷打印机还可以额外包括陶瓷成型板，所述陶瓷成型板具有深度为20μm～200μm的凹凸图案，所述陶瓷成型板可以容易安装到所述第二成型台的底面并容易与所述第二成型台的底面分离。所述第一成型台包括降压孔，用于紧密且平坦地维持所述透明膜。所述第一成型台还可以包括倾斜面或倾斜槽，用于使已硬化的打印材料容易与所述透明膜分离。所述膜收集部包括用于卷取透明膜的至少一个收集卷取元件和用于驱动所述收集卷取元件的马达。本专利技术的3D打印方法包括如下步骤：提供透明膜；将打印材料提供到所述透明膜上；调节被提供的打印材料的厚度；使厚度已经被调节了的打印材料硬化成期望形状；以及使已硬化的所述打印材料与所述透明膜分离。将所述打印材料提供到所述透明膜上的步骤还可以提供至少两种打印材料。在调节被提供的所述打印材料的厚度的步骤之后还可以额外包括调节所述打印材料的温度的步骤。在使已硬化的所述打印材料与所述透明膜分离的步骤之后还可以额外包括收集透明膜和残留的打印材料的步骤。[有益效果]根据本专利技术的3D陶瓷打印机及使用该3D陶瓷打印机的用于3D打印的方法，能够使用包括具有高无机材料充填率的材料在内的各种材料；能够进行层叠厚度的精细调节；能够以均匀的厚度逐层地形成塑造品(sculpture)；并且由此能够降低最终打印制品(3D打印结构)的不良率。另外，在利用成型台上的光照的成型过程中，归功于通过材料供给部连续地提供打印材料，能够显著地缩短成型时间。另外，借助于每次按需地提供材料，能够解决使用传统材料罐的方法的诸如由光的不期望的强度或散射导致的低精度、周围浆料的硬化和变性等的问题。根据本专利技术的方法，还能够每次在新的膜上提供打印材料，使得能够利用通过多个提供装置提供的两种或更多种材料构造提供各种性能的结构。当在成型之后为了提供装载有新的材料的膜而必须使膜移动时，能够重新获得并再循环在呈角度的刮板与膜接触之后仍然残留的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D陶瓷打印机，其包括：膜供给部，其提供透明膜；材料供给部，其将打印材料提供到所述透明膜上；光硬化部，其使被提供到所述透明膜上的所述打印材料按照所设计的形式硬化；以及膜收集部，其在已经通过所述光硬化部使所述打印材料硬化之后收集所述透明膜和残留的打印材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.16 KR 10-2015-0100924;2015.10.02 KR 10-2011.一种3D陶瓷打印机，其包括：膜供给部，其提供透明膜；材料供给部，其将打印材料提供到所述透明膜上；光硬化部，其使被提供到所述透明膜上的所述打印材料按照所设计的形式硬化；以及膜收集部，其在已经通过所述光硬化部使所述打印材料硬化之后收集所述透明膜和残留的打印材料。2.根据权利要求1所述的3D陶瓷打印机，其特征在于，所述膜供给部包括：至少一个卷取元件，其用于卷取所述透明膜；马达，其用于驱动所述卷取元件；以及高度调节元件，其用于调节所述卷取元件的高度。3.根据权利要求1所述的3D陶瓷打印机，其特征在于，所述3D陶瓷打印机还包括至少一个刮板，用于调节被提供到所述透明膜上的所述打印材料的厚度。4.根据权利要求1所述的3D陶瓷打印机，其特征在于，所述膜供给部包括如下部件中的至少一者：装配有混合螺杆的注射器、装配有混合搅拌器的挤出容器、以及用于在卷取于所述膜供给部的所述透明膜的转动期间将打印材料分配到所述透明膜的表面上的浆料进料板。5.根据权利要求4所述的3D陶瓷打印机，其特征在于，注射器式的所述材料供给部包括：筒体，其收纳打印材料；混合螺杆，其装配在所述筒体的内部；挤出注射器，其用于将所述打印材料挤出到所述透明膜上；以及油压马达，其用于调节所述挤出注射器的上下移动。6.根据权利要求4所述的3D陶瓷打印机，其特征在于，挤出容器式的所述材料供给部包括：箱体，其收纳打印材料；搅拌器，其装配在所述箱体的内部，用于搅拌所述打印材料；出口，其用于将所述打印材料排出到所述透明膜上；以及压力调节马达，其用于调节挤出压力。7.根据权利要求1所述的3D陶瓷打印机，其特征在于，所述3D陶瓷打印机还包括温度调节板，用于在所述透明膜被提供到所述光硬化部之前维持所述透明膜上的所述打印材料的温度。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：尹熙婌，
申请(专利权)人：韩国机械研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR