一种原位烧结的3D打印装置及3D打印成型方法制造方法及图纸

一种原位烧结的3D打印装置，包括容纳腔体、框架本体、打印头、载置台、第一驱动机构、第二驱动机构以及加热部件；容纳腔体包括固定设置于框架本体上的第一部分以及可相对于第一部分移动的第二部分；第二部分移动到第一位置时，第一部分和第二部分分离；第二部分移动到第二位置时，第一部分和所述第二部分闭合，形成闭合空间；加热部件设置于所述第二部分的壁上，用于对形成于所述载置台上的成型体进行烧结。将3D打印成型过程与后期烧结过程合并在同一设备中完成，避免了将3D打印成型的零件转移至烧结炉中进行烧结时零件容易变形、破损以及工艺复杂、效率低的问题，显著的简化了工艺流程，提高产品质量以及生产效率。

An in-situ sintered 3D printing device and 3D printing forming method

A 3D printing device for in-situ sintering includes a housing chamber, a frame body, a printing head, a loading table, a first driving mechanism, a second driving mechanism, and a heating component; the housing chamber comprises a first part fixed on the frame body and a second part movable relative to the first part; and the second part moves to the first part. In one position, the first part and the second part are separated; when the second part moves to the second position, the first part and the second part close to form a closed space; and the heating part is arranged on the wall of the second part for sintering the molding formed on the platform. The 3D printing forming process and the later sintering process are merged in the same equipment to complete, which avoids the problems of easy deformation, damage, complex process and low efficiency when transferring the 3D printing forming parts to the sintering furnace, and significantly simplifies the process flow, improves product quality and production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种原位烧结的3D打印装置及3D打印成型方法
本专利技术涉及3D打印领域，具体涉及一种3D打印装置，更具体涉及一种原位烧结的3D打印装置及3D打印成型方法。
技术介绍
3D打印（又称增材制造）是快速成型技术的一种，其是将CAD数据通过成型设备运用粉末状金属、塑料或陶瓷等可粘合材料通过逐层堆积累加而构造物体的技术。3D打印是通过3D打印装置进行的。现有的3D打印技术主要包括四种：熔融沉积快读成型技术（FDM）、光固化成型技术（SLA）、选择性激光烧结技术（SLS）以及三维粉末粘结技术（3DP）。熔融沉积快读成型技术（FDM）主要以ABS、PLA等树脂为材料，光固化成型技术（SLA）只能应用于对光固化材料的成型，二者均不能很好的适用于金属或陶瓷粉末；选择性激光烧结技术（SLS）与三维粉末粘结技术（3DP）的应用范围较广，可适用于对塑料、陶瓷、金属粉末进行成型。选择性激光烧结技术（SLS）由于使用高能束激光进行熔融、烧结，烧结时存在较大的温度梯度，形成的零件内部热应力较大，容易变形、开裂。三维粉末粘结技术（3DP）打印出的粉末直接黏结，成品强度较低，需进行烧结等后处理。并且，由于铺粉与喷涂黏合剂先后进行，成型的零件模型内部均匀性较差，外表面粗糙，精细度较低。将3D打印成型的零件放置于烧结炉中进行烧结，使零件致密化，并可以去除内部应力，提高强度。然而，在将打印成型的零件搬运至烧结炉的过程中，未致密化的零件容易变形、破损；且搬运、烧结过程复杂化了工艺流程，影响生产效率。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种原位烧结的3D打印装置及应用该装置进行3D打印的成型方法。本专利技术采用如下技术方案：一种原位烧结的3D打印装置，包括：容纳腔体、框架本体、打印头、载置台、第一驱动机构、第二驱动机构以及加热部件；所述容纳腔体包括固定设置于框架本体上的第一部分以及可相对于所述第一部分移动的第二部分；所述第二部分移动到第一位置时，所述第一部分和所述第二部分分离；所述第二部分移动到第二位置时，所述第一部分和所述第二部分闭合，形成闭合空间；所述载置台设置于所形成的闭合空间内，用于接收从所述打印头输送的3D打印材料；所述第一驱动机构用于驱动所述容纳腔体的所述第二部分移动；所述第二驱动机构用于驱动所述打印头移动；所述加热部件用于对形成于所述载置台上的成型体进行烧结。进一步，所述第一部分与所述第二部分相对侧的端面具有第一形状，所述第二部分与所述第一部分的相对侧的端面具有与所述第一形状相配合的第二形状，第一形状与第二形状能够形成密封结构。进一步，所述框架本体包括连杆以及连接件。进一步，所述第一部分包括第一壁以及门，所述门的一端与所述壁的端部活动连接。进一步，所述门与所述壁的端面可密封。进一步，所述第二部分包括第二壁。进一步，所述第一部分与所述第二部分相对侧的端面具有凹部，并且所述第二部分与所述第一部分的相对侧的端面具有与所述凹部相配合的凸部；或者，所述第一部分与所述第二部分相对侧的端面具有凸部，并且所述第二部分与所述第一部分相对侧的端面具有与所述凸部相配合的凹部。进一步，所述第一驱动机构包括第一动力输出装置以及第一传动部，所述第二部分具有与第一传动部相配和的连动部。进一步，所述第一动力输出装置包括步进电机，所述第一传动部包括皮带、链条、丝杆或齿轮中的至少一个。进一步，所述第二部分下部具有滑动部件。进一步，所述第二驱动机构包括第二动力输出装置以及第二传动部，所述打印头具有与第二传动部相连接的第二固定部。进一步，所述第二传动部包括连动机构以及与所述连动机构相配和的第一运动部；所述第一运动部通过第一连接机构与所述打印头的第二固定部连接。进一步，所述第二驱动机构驱动所述打印头纵向运动。进一步，所述第二驱动机构包括步进电机，所述连动机构包括皮带或链条或丝杆，所述第一连接机构包括连接杆。进一步，所述3D打印装置还包括第三驱动机构，所述第三驱动机构包括第三动力输出装置以及第三传动部；所述打印头与所述第三传动部配合连接，所述第三驱动机构驱动所述打印头横向运动。进一步，所述载置台包括台面，支柱以及第四动力输出装置；所述支柱一端与所述台面固定连接，另一端与第四动力输出装置的动力输出端连接，所述第四动力输出装置驱动所述台面旋转。进一步，所述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构与控制系统相连接。进一步，所述第四动力输出装置与控制系统相连接。进一步，所述加热部件为发热体。进一步，所述加热部件布置于所形成的容纳腔体内部或布置于所述第一部分和/或所述第二部分的壁上。进一步，所述第一部分包括第一底部，所述第二部分包括第二底部，所述第一底部与所述第二底部相对侧的端面具有凹部，并且所述第二底部与所述第一底部相对侧的端面具有与所述凹部相配合凸部；或者，所述第一底部与所述第二底部相对侧的端面具有凸部，并且所述第二底部与所述第一底部相对侧的端面具有与所述凸部相配合的凹部。进一步，所述第一底部具有第一开口，所述第二底部具有第二开口，所述第一开口与所述第二开口闭合时容纳所述支柱。进一步，所述加热部件为微波发生装置。进一步，所述第一部分的所述第一壁、所述第二部分的所述第二壁以及门上设置有保温、隔热材料。进一步，所述保温、隔热材料为玻璃纤维、石棉、铝箔隔热膜、发泡板、气凝胶毡中的至少一种。进一步，所述第一部分的所述第一壁、所述第二部分的所述第二壁以及门上设置有微波屏蔽材料。进一步，所述微波屏蔽材料为紫铜网、导电橡胶、导电布、导电涂料中的至少一种。使用上述任一所述的原位烧结的3D打印装置进行3D打印成型的方法，包括以下步骤：（1）准备3D打印材料；（2）通过所述控制系统控制所述第二部分与所述第一部分分离，使所述第二部分移动到第一位置；（3）通过所述控制系统控制所述打印头移动至所述载置台上方；（4）通过所述打印头输送3D打印材料至所述载置台的台面上，通过所述控制系统控制所述打印头按预定轨迹运动，打印成型模型胚体；（5）通过所述控制系统控制所述打印头移动到所述第一部分和所述第二部分闭合后能够形成的容纳腔体之外；（6）通过所述控制系统控制所述第二部分与所述第一部分闭合；（7）通过所述加热部件对所述模型胚体进行原位烧结。进一步，所述控制系统控制所述载置台转动。进一步，所述3D打印材料为金属、陶瓷、聚合物中的至少一种。进一步，所述3D打印材料为金属、陶瓷、聚合物的混合物。进一步，所述金属以及所述陶瓷为粉末状，所述聚合物具有粘性。有益效果：本专利技术的原位烧结的3D打印装置将3D打印成型过程与后期烧结过程合并在同一设备中完成，避免了传统生产过程中将3D打印成型的零件转移至烧结炉中进行烧结时零件容易变形、破损以及工艺复杂、效率低的问题，显著的简化了工艺流程，提高产品质量以及生产效率。并且，本专利技术的原位烧结的3D打印装置通过创新的结构，在3D打印设备中设置能够开合的腔室，使装置即适用于进行3D打印成型，也能适用于对模型进行烧结，3D打印成型与对模型进行烧结过程互不影响。通过能够开合腔室的设置，在3D打印成型时，打印头可以无障碍移动至载置台上方进行打印成型；而在烧结过程中，打印头可以移至烧结腔室之外，避免残留于打印头中的3D打印材料被同时烧结而堵塞打印头，也不需先对打印头中残留的3D打本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位烧结的3D打印装置，包括：容纳腔体、框架本体、打印头、载置台、第一驱动机构、第二驱动机构以及加热部件；所述容纳腔体包括固定设置于框架本体上的第一部分以及可相对于所述第一部分移动的第二部分；所述第二部分移动到第一位置时，所述第一部分和所述第二部分分离；所述第二部分移动到第二位置时，所述第一部分和所述第二部分闭合，形成闭合空间；所述载置台的台面设置于所形成的闭合空间内，用于接收从所述打印头输送的3D打印材料；所述第一驱动机构用于驱动所述容纳腔体的所述第二部分移动；所述第二驱动机构用于驱动所述打印头移动；所述加热部件用于对形成于所述载置台上的成型体进行烧结。

【技术特征摘要】
1.一种原位烧结的3D打印装置，包括：容纳腔体、框架本体、打印头、载置台、第一驱动机构、第二驱动机构以及加热部件；所述容纳腔体包括固定设置于框架本体上的第一部分以及可相对于所述第一部分移动的第二部分；所述第二部分移动到第一位置时，所述第一部分和所述第二部分分离；所述第二部分移动到第二位置时，所述第一部分和所述第二部分闭合，形成闭合空间；所述载置台的台面设置于所形成的闭合空间内，用于接收从所述打印头输送的3D打印材料；所述第一驱动机构用于驱动所述容纳腔体的所述第二部分移动；所述第二驱动机构用于驱动所述打印头移动；所述加热部件用于对形成于所述载置台上的成型体进行烧结。2.根据权利要求1所述的原位烧结的3D打印装置，其特征在于：所述第一部分与所述第二部分相对侧的端面具有第一形状，所述第二部分与所述第一部分的相对侧的端面具有与所述第一形状相配合的第二形状，第一形状与第二形状能够形成密封结构。3.根据权利要求2所述的原位烧结的3D打印装置，其特征在于：所述第一部分与所述第二部分相对侧的端面具有凹部，所述第二部分与所述第一部分的相对侧的端面具有与所述凹部相配合的凸部；或者，所述第一部分与所述第二部分相对侧的端面具有凸部，并且所述第二部分与所述第一部分相对侧的端面具有与所述凸部相配合的凹部。4.根据权利要求1所述的原位烧结的3D打印装置，其特征在于：所述加热部件布置于所形成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳欣，张卫嘉，欧阳露，
申请(专利权)人：深圳市纵维立方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44