一种带阵列喷头的三维打印机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种带阵列喷头的三维打印机，包括模型路径规划系统、打印装置，所述打印装置包括电源供应装置、粉末供应装置、气体供应装置、空气过滤器、气体控制装置、粉末管理装置、管道、阵列喷头、电磁屏蔽隔热装置、感应器、成型平板、支撑平板、Z轴运动导轨、连接装置和设备外壳；本实用新型专利技术采用阵列喷头实现快速高效的打印，可以根据打印任务灵活添加更换各种不同的耗材，通过控制电磁阀门和气压大小实现多种材料的组合打印，使用新的加热手段用于融化粉末，大大提高成型的速度。

A Three-dimensional Printer with Array Nozzle

The utility model provides a three-dimensional printer with an array nozzle, which includes a model path planning system and a printing device. The printing device includes a power supply device, a powder supply device, a gas supply device, an air filter, a gas control device, a powder management device, a pipeline, an array nozzle, an electromagnetic shielding heat insulation device, an inductor, a forming plate and a support level. The utility model adopts an array nozzle to realize fast and efficient printing, flexibly adds and replaces various consumables according to the printing task, realizes combined printing of various materials by controlling the size of electromagnetic valve and air pressure, and uses new heating means to melt powder, thus greatly improving the forming speed.

【技术实现步骤摘要】
一种带阵列喷头的三维打印机
本技术涉及3D打印领域，具体涉及一种带阵列喷头的三维打印机。
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。根据使用材料形态的不同，使用不同的3D打印技术实现模型的打印，其中对于粉末型的材料，一般使用SLS(选择性激光烧结)、SLM(选择性激光熔融)等技术实现，但是每种技术都有较多的不足；选择性激光烧结，采用激光器作能源，使用粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，使用刮刀将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，得到烧结好的零件。该成型技术较成熟，成型精度可达0.1mm，但是该成型速度较慢，且需要预热较长时间，一般只针对高分子粉末，在使用金属粉末时候一般需要添加粘接剂，这样打印出来的模型致密度和强度较低。选择性激光熔融，与选择性激光烧结相似，但其所使用的粉末一般为金属粉末，同时使用更高功率的激光融化粉末，最终得到实体，但仍是使用单点激光扫描的方式成型实体，仍存在打印速度较慢的情况。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供了一种带阵列喷头的三维打印机，使用阵列喷头实现快速高效的打印；可以根据打印任务灵活添加更换各种不同的耗材，通过控制电磁阀门和气压大小实现多种材料的组合打印；使用新的加热手段用于融化粉末，大大提高成型的速度。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种带阵列喷头的三维打印机，包括：模型路径规划系统和打印装置，所述打印装置包括电源供应装置、粉末供应装置、气体供应装置、空气过滤器、气体控制装置、粉末管理装置、管道、阵列喷头、电磁屏蔽隔热装置、感应器、成型平板、支撑平板、Z轴运动导轨、连接装置和设备外壳；所述模型路径规划系统与打印装置通过无线网络连接；所述电源供应装置、粉末供应装置和气体供应装置分别与设备外壳连接，所述空气过滤器安装在设备外壳内；所述气体控制装置设置在设备外壳内顶部，与气体供应装置连接；所述粉末管理装置设置在气体控制装置下方，与粉末供应装置连接；所述管道连接气体控制装置、粉末管理装置与阵列喷头；所述成型平板设置在阵列喷头下方，所述支撑平板设置在成型平板下方，所述Z轴运动导轨设置在支撑平板下方；所述连接装置固定气体控制装置、粉末管理装置和阵列喷头；所述电磁屏蔽隔热装置分别设置在成型平板上端和支撑平板下端；所述感应器设置在成型平板两侧设备外壳上。优选的，所述阵列喷头包括喷头装置和固定板；所述喷头装置安装在固定板下方，固定板包括若干个安装单元，所述安装单元上开有四个孔洞，喷头装置包括若干个喷头，所述喷头设置在安装单元下方，喷头包括导管、固定卡座、混合模块、电机控制模块、转动喷嘴和电磁阀门，所述导管设置有四根，所述固定卡座上设置有四个孔洞，导管分别穿过安装单元和固定卡座上的孔洞安装在固定卡座上，固定卡座安装在安装单元下方，所述混合模块安装在固定卡座下方，导管在混合模块中汇聚成一条管道，所述电机控制模块设置在混合模块下方，所述转动喷嘴连接在电机控制模块下方，所述电磁阀门设置有四个，分别安装在固定卡座与混合模块之间的导管上；所述安装单元上设置有两条呈十字结构的加强肋。优选的，所述固定板边沿设置有矩形的凸台。优选的，所述固定卡座底部边沿设置有凸台结构，混合模块顶部边沿设置有相对应的凹槽结构，固定卡座与混合模块通过凸台与凹槽吻合相连。优选的，所述气体控制装置包括气体整流器、阀门控制器和气压检测器，所述气体整流器与气体供应装置连接。本技术提供的一种带阵列喷头的三维打印机的有益效果在于：1)模型路径规划系统设计好打印数据后，启动打印装置，开启电源供应装置、粉末供应装置和气体供应装置，直至气体控制装置中的气压达到预定值，粉末管理装置中的耗材量达到预定值，同时感应器产生交变磁场，预热打印装置内的装置，根据打印数据信息，气体控制装置中的气体将粉末通过设备按程序使用气体控制装置的气体将粉末管理装置中不同种类的粉末通过管道送到阵列喷头中充分混合，在阵列喷头的作用下向指定方向喷射，喷射出的粉末经过电磁屏蔽隔热装置后，在交变磁场中经过高频磁场时产生处同频率的感应电流，并产生热量，熔化粉末颗粒，变成球形液滴；成型平板也在高频交变磁场中产生感应电流而被加热，表面熔化，球形液滴掉落并沾在平板上粘结熔融在一起，得到单层实体，同时Z轴运动导轨带动成型平板和支撑平板逐渐往下降，为成型预留空间，随着粉末的积累，模型逐渐加厚加高，在高频交变磁场中的趋肤效应，使得感应电流在工件的分布不均匀，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，已完成的模型内部凝固，外部趋于熔化的状态，利用趋肤效应，模型表面得以不断接纳喷射过来的粉末，同时也能成型实体，成型部分随着Z轴运动导轨经过电磁屏蔽隔热装置进入到非交变磁场区域，冷却凝固。根据打印任务灵活添加更换各种不同的耗材，通过控制电磁阀门和气压大小实现多种材料的组合打印；使用新的加热手段用于融化粉末，大大提高成型的速度。2)阵列喷头中单个喷头可以连接最多四种类型的粉末，电磁阀门单独控制每个导管中的粉末喷射，可实现最多21种粉末模式的输出，控制气体的喷射速度及喷射强度还能控制混合粉末中的粉末比例，且每个喷头都可以连接其他不同种类的粉末，实现多种材料不同比例的打印；每个喷头下方都对应有一块喷射区域，电机控制模块能精确控制转动喷嘴的转动，实现转动喷嘴的小角度摆动，将粉末精确送至对应区域中每一个点，每个喷头独立控制，同时工作，能实现超快速的成型；喷头装置与固定板之间为可拆卸的结构，当单个喷头出现损坏，可以拆下来更换成正常使用的喷头，维护方便快捷，每个喷头是由六个独立的模块组成，由凹凸槽及螺钉连接，拆装方便，损坏的喷头只需要将其中损坏的部分更换下来即可重新使用，维护成本低廉。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的阵列喷头的整体结构示意图；图3为本技术的固定板的仰视图；图4为本技术的喷头结构示意图；图5为本技术的喷头结构剖视图。图中：1、模型路径规划系统；2、电源供应装置；3、粉末供应装置；4、气体供应装置；5、气体控制装置；6、粉末管理装置；7、管道；8、阵列喷头；9、电磁屏蔽隔热装置；10、感应器；11、成型平板；12、支撑平板；13、Z轴运动导轨；14、空气过滤器；15、连接装置；16、设备外壳；801、固定板；802、喷头装置；803、安装单元；804、喷头；805、导管；806、固定卡座；807、混合模块；808、电机控制模块；809、转动喷嘴；810、电磁阀门。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本技术的保护范围。实施例：一种带阵列喷头的三维打印机。一种带阵列喷头的三维打印机，包括：模型路径规划系统1和打印装置，所述打印装置包括电源供应装置2、粉末供应装置3、气体供应装置4、空气过滤器14、气体控制装置5、粉末管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带阵列喷头的三维打印机，其特征在于，包括：模型路径规划系统和打印装置，所述打印装置包括电源供应装置、粉末供应装置、气体供应装置、空气过滤器、气体控制装置、粉末管理装置、管道、阵列喷头、电磁屏蔽隔热装置、感应器、成型平板、支撑平板、Z轴运动导轨、连接装置和设备外壳；所述模型路径规划系统与打印装置通过无线网络连接；所述电源供应装置、粉末供应装置和气体供应装置分别与设备外壳连接，所述空气过滤器安装在设备外壳内；所述气体控制装置设置在设备外壳内顶部，与气体供应装置连接；所述粉末管理装置设置在气体控制装置下方，与粉末供应装置连接；所述管道连接气体控制装置、粉末管理装置与阵列喷头，所述阵列喷头包括喷头装置和固定板；所述喷头装置安装在固定板下方，固定板包括若干个安装单元，所述安装单元上开有四个孔洞，喷头装置包括若干个喷头；所述成型平板设置在阵列喷头下方，所述支撑平板设置在成型平板下方，所述Z轴运动导轨设置在支撑平板下方；所述连接装置固定气体控制装置、粉末管理装置和阵列喷头；所述电磁屏蔽隔热装置分别设置在成型平板上端和支撑平板下端；所述感应器设置在成型平板两侧设备外壳上。

【技术特征摘要】
1.一种带阵列喷头的三维打印机，其特征在于，包括：模型路径规划系统和打印装置，所述打印装置包括电源供应装置、粉末供应装置、气体供应装置、空气过滤器、气体控制装置、粉末管理装置、管道、阵列喷头、电磁屏蔽隔热装置、感应器、成型平板、支撑平板、Z轴运动导轨、连接装置和设备外壳；所述模型路径规划系统与打印装置通过无线网络连接；所述电源供应装置、粉末供应装置和气体供应装置分别与设备外壳连接，所述空气过滤器安装在设备外壳内；所述气体控制装置设置在设备外壳内顶部，与气体供应装置连接；所述粉末管理装置设置在气体控制装置下方，与粉末供应装置连接；所述管道连接气体控制装置、粉末管理装置与阵列喷头，所述阵列喷头包括喷头装置和固定板；所述喷头装置安装在固定板下方，固定板包括若干个安装单元，所述安装单元上开有四个孔洞，喷头装置包括若干个喷头；所述成型平板设置在阵列喷头下方，所述支撑平板设置在成型平板下方，所述Z轴运动导轨设置在支撑平板下方；所述连接装置固定气体控制装置、粉末管理装置和阵列喷头；所述电磁屏蔽隔热装置分别设置在成型平板上端和支撑平板下端；所述感应器设置在成型平板...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢克庆，郭志彬，郭子龙，
申请(专利权)人：佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院，佛山市广工大数控装备技术发展有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44