一种3D打印成形装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种3D打印成形装置，该装置属于增材制造领域。该装置包括型砂预处理系统、真空上砂及供料系统、铺砂打印一体化系统、移动平台及控制系统。该装置设计了一种铺砂打印一体化系统，该系统可以在单个铺砂打印行程中实现多层砂型的制作，同时可以实现铺砂打印的一体化往复双向打印成形。该装置可以实现大型铸造砂型的高效3D打印成形，具有很强的推广使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印成形装置
本专利技术属于增材制造领域，具体涉及一种3D打印成形装置。
技术介绍
砂型3D打印技术是一种基于分层制造原理的砂型快速制造技术。目前，砂型3D打印技术大都是基于粉床的快速成形方法，成形过程中需要先将型砂颗粒与一定量的固化剂进行混合搅拌，并将型砂装入铺砂料斗中，之后可升降工作平台下降固定高度，铺砂料斗在可升降工作平台上进行移动铺砂，铺砂完成后，计算机控制打印喷头根据砂型当前层轮廓信息在砂层表面按需喷射粘接剂，当喷射的树脂粘结剂遇到预混了固化剂的型砂后使砂粒粘结固化成当前层砂型，接着可升降工作平台下降固定层厚，重复铺砂和打印工序，层层制作最终打印成所需砂型。砂型制造完成后需要在常温下固化2到3小时以获得较高的砂型强度方可取出。目前的砂型3D打印成形装置仍存在砂型制造工序多、成形效率低、砂型性能差等问题，不能满足企业的生产需求。
技术实现思路
针对目前的砂型3D打印成形装置仍存在砂型制造工序多、成形效率低、砂型性能差等问题，本专利技术提出了一种3D打印成形装置。本专利技术中的3D打印成形装置包括：型砂预处理系统(1)、真空上砂及供料系统(2)、铺砂打印一体化系统(3)、移动平台(4)以及控制系统(5)；其中，所述型砂预处理系统(1)位于铺砂打印一体化系统(3)的外侧，与真空上砂及供料系统(2)连接，用于提供混合了固化剂的型砂颗粒；所述真空上砂及供料系统(2)固定连接在铺砂打印一体化系统(3)的一端，用于存放混合了固化剂的型砂颗粒，并将混合了固化剂的型砂颗粒均匀装入铺砂打印一体化系统(3)中；所述移动平台(4)位于铺砂打印一体化系统(3)的底部中间位置位置，作为打印砂型成形平台，并且可以水平移动。本专利技术中的3D打印成形装置工作时，型砂预处理系统(1)、真空上砂及供料系统(2)、铺砂打印一体化系统(3)、移动平台(4)都在控制系统(5)的控制下各自独立的进行运行状态初始化、检测及运行。其中，型砂预处理系统(1)负责将原砂颗粒与固化剂进行定量混合搅拌，并将搅拌后的型砂存放到型砂存储箱中，当型砂存储箱中的型砂存储量达到额定数值时，真空上砂及供料系统(2)可以进行上砂工序，当型砂存储箱中的型砂存储量达到最大数值时，型砂预处理系统(1)停止工作。真空上砂及供料系统(2)根据上砂盒中型砂存放量进行真空上砂及供料工序，当上砂盒中型砂存储量不足时，真空上砂及供料系统(2)检测型砂预处理系统(1)的型砂存储状态，当型砂存储量达到额定数值，真空上砂及供料系统(2)开始工作，当上砂盒中型砂存放量达到额定值，真空上砂及供料系统(2)停止工作。铺砂打印一体化系统(3)检测移动平台初始化状态及多个铺砂槽中型砂存储量，当移动平台移动到工作位置后，并且铺砂槽中型砂存储量到达额定值后，铺砂打印一体化系统(3)开始独立运行多层铺砂打印工序，每完成一次多层铺砂打印工序，铺砂打印一体化系统(3)沿Z方向上升预设层砂型厚度的距离。当铺砂槽中的型砂存储量不足时，铺砂打印一体化系统(3)移动到初始位置，真空上砂及供料系统(2)对铺砂槽进行装砂工序。进一步地，所述铺砂打印一体化系统(3)位于移动平台(4)上方，包括X向横梁(3-1)、X向移动模块(3-2-1)、(3-2-2)、X向移动电机(3-3-1)、(3-3-2)、铺砂打印动龙门(3-4)、铺砂打印装置(3-5)、铺砂打印Z向移动模块(3-6-1)、(3-6-2)、铺砂打印Z向移动电机(3-7-1)、(3-7-2)；其中，所述X向移动电机(3-3-1)、(3-3-2)安装在铺砂打印动龙门(3-4)上，与安装在X向横梁(3-1)上的X向移动模块(3-2-1)、(3-2-2)连接，用于驱动铺砂打印动龙门(3-4)沿着X向横梁(3-1)运动；所述铺砂打印Z向移动模块(3-6-1)、(3-6-2)和所述铺砂打印Z向移动电机(3-7-1)、(3-7-2)都安装在铺砂打印动龙门(3-4)上，并彼此连接，所述铺砂打印装置(3-5)与铺砂打印Z向移动模块(3-6-1)、(3-6-2)连接，并在铺砂打印Z向移动电机(3-7-1)、(3-7-2)的驱动下实现Z向的升降运动。进一步地，所述铺砂打印装置(3-5)包括多个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、多个铺砂槽(3-5-2)、多个红外加热管(3-5-3)、多个铺粉辊(3-5-4)，用于一次铺砂打印行程实现多层砂型的铺设和打印成形，所述红外加热管(3-5-3)与全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)固定连接，用于打印砂型的快速固化。进一步地，所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、铺砂槽(3-5-2)、红外加热管(3-5-3)、铺粉辊(3-5-4)成套固定连接，用于实现铺砂打印一体化成形。进一步地，所述铺粉辊(3-5-4-1)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-1)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-1)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-1)左侧，所述红外加热管(3-5-3-1)固定连接在所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-1)左侧，所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-1)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-2)左侧，所述红外加热管(3-5-3-2)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-2)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-2)固定连接在所述铺粉辊(3-5-4-2)的左侧，所述铺粉辊(3-5-4-2)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-3)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-3)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-3)的左侧，红外加热管(3-5-3-3)固定连接在所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-2)的左侧，所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-2)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-4)的左侧，所述红外加热管(3-5-3-4)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-4)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-4)固定连接在所述铺粉辊(3-5-4-3)的左侧，用于实现两层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形。进一步地，所述两层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形需要两个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、四个铺砂槽(3-5-2)、四个红外加热管(3-5-3)、三个铺粉辊(3-5-4)。进一步地，所述三层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形需要四个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、六个铺砂槽(3-5-2)、六个红外加热管(3-5-3)、五个铺粉辊(3-5-4)。进一步地，所述铺砂打印装置(3-5)中的全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、铺砂槽(3-5-2)、红外加热管(3-5-3)、铺粉辊(3-5-4)的数量与层数n之间的关系分别是2n-2、2n、2n、2n-1，用于优化结构布局。进一步地，所述铺砂打印一体化装置(3-5)的多个铺粉辊距离移动平台(4)上表面的高度差值不完全相同。进一步地，所述多个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、多个铺砂槽(3-5-2)、多个红外加热管(3-5-3)以及多个铺粉辊(3-5-4)关于中间的某个铺粉辊呈镜像布局安装，用于实现多层砂型的往复双向铺砂打印本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印成形装置，其特征在于，该装置包括：型砂预处理系统(1)、真空上砂及供料系统(2)、铺砂打印一体化系统(3)、移动平台(4)以及控制系统(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印成形装置，其特征在于，该装置包括：型砂预处理系统(1)、真空上砂及供料系统(2)、铺砂打印一体化系统(3)、移动平台(4)以及控制系统(5)。


2.根据权利要求1所述的一种3D打印成形装置，其特征在于，所述的铺砂打印一体化系统(3)包括：多个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、多个铺砂槽(3-5-2)、多个红外加热管(3-5-3)、多个铺粉辊(3-5-4)，用于一次铺砂打印行程实现多层砂型的铺设和打印成形。


3.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，所述红外加热管(3-5-3)与全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)固定连接，用于打印砂型的快速固化。


4.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，所述的全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、铺砂槽(3-5-2)、红外加热管(3-5-3)、铺粉辊(3-5-4)成套固定连接，用于实现铺砂打印一体化成形。


5.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，所述铺粉辊(3-5-4-1)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-1)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-1)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-1)左侧，所述红外加热管(3-5-3-1)固定连接在所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-1)左侧，所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-1)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-2)左侧，所述红外加热管(3-5-3-2)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-2)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-2)固定连接在所述铺粉辊(3-5-4-2)的左侧，所述铺粉辊(3-5-4-2)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-3)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-3)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-3)的左侧，红外加热管(3-5-3-3)固定连接在所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-2)的左侧，所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-2)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-4)的左侧，所述红外加热管(3-5-3-4)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-4)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-4)固定连接在所述铺粉辊(3-5-4-3)的左侧，用于实现两层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形。


6.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，两层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形需要两个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、四个铺砂槽(3-5-2)、四个红外加热管(3-5-3)、三个铺粉辊(3-5-4)。


7.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，三层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形需要四个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、六个铺砂槽(3-5-2)、六个红外加热管(3-5-3)、五个铺粉辊(3-5-4)。


8.根据权利要求1所述型，特征，所述的型砂预处理系统(1)位于所述铺砂打印一体化系统(3)的外侧，并且与真空上砂及供料系统(2)连接，型砂预处理系统(1)用于提供混合了固化剂的型砂颗粒；所述真空上砂及供料系统(2)固定连接在铺砂打印一体化系统(3)的一端，所述真空上砂及供料系统(2)用于存放混合了固化剂的型砂颗粒，并将混合了固化剂的型砂颗粒均匀装入铺砂打印一体化系统(3)中；所述移动平台(4)位于铺砂打印一体化系统(3)的底部中间位置，所述移动平台(4)作为打印砂型的成形平台，可水平移动。


9.根据权利要求1所述的3D打印成形装置，其特征在于，所述型砂预处理系统(1)包...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，郭智，闫丹丹，刘丰，杨金刚，平洋，
申请(专利权)人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11