一种高效率3D打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高效率3D打印装置，包括能够衔接配合的成形缸装置和打印装置；打印装置包括两根水平间隔布置的Y轴导轨，两根Y轴导轨之间垂直架设有X轴导轨，X轴导轨两端可滑动地配合在Y轴导轨上，还设置有Y轴运动控制机构，X轴导轨上可滑动地配合安装有打印头支架并设置有X轴运动控制机构，打印头支架上安装有打印喷头；还包括安装在安装支架后端位置上方的供粉装置，还包括铺粉装置；其中，铺粉装置安装在X轴导轨下方，铺粉装置具有能够容纳两层打印所需铺粉容量的粉料容纳槽。本装置具有能够更好地提高打印效率和打印精度，并能够方便实现在一件产品中打印不同材料，且结构简单，控制灵活方便等优点。控制灵活方便等优点。控制灵活方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率3D打印装置


[0001]本专利技术涉及一种增材制造3D打印
，具体涉及一种高效率3D打印装置。

技术介绍

[0002]3D打印(3D Printing)属于快速成型技术的一种，又称增材制造；它是一种以数字模型为基础，利用激光、热熔喷嘴等方式将塑料、金属、陶瓷粉末等材料进行逐层堆积黏结成型来构造物件的技术。近年来，3D打印技术广泛应用于工业设计、珠宝、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育等众多领域都有应用。
[0003]目前常见的3D打印机有选区激光熔化SLM 、选择性激光烧结SLS、三维粉末粘接、熔融层积成型 FDM、等多种类型。其中三维粉末粘接打印，即3DP工艺技术。3DP工艺与SLS工艺类似，是采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个打印层厚距离，通常为0.013～0.1mm,供粉缸推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸中铺平。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结打印。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后去除。
[0004]随着制造业的进步，很多产品需要在不同的部分采用不同的材料制备，以获得不同的性能。但目前市场上主流的3D打印机，基本上都是只能采用单一材料进行物件的打印，从而使得3D打印机有了比较大的局限性，无法一次性打印出由二种材料甚至多种材料组成的零件。对于3DP工艺同样如此。
[0005]CN105196549B曾公开一种并行多工位式3D打印机，该专利技术提出一种新型的适合于快速成型技术的并行多工位式3D打印机，包括计算机、支架、3D打印机组、输送带系统。其中3D打印机组是根据需要并排放置多个工位的3D打印机，由计算机进行打印任务调控，实现并行式流水线打印。
[0006]上述现有专利的打印机，存在以下不便。1虽然能够在一个产品中实现多种材料打印，但是采用固定的打印流水线导轨做引导，存在流水线导轨结构复杂，控制调度不便，灵活性差的缺陷。2每层打印前铺粉时，采用常规的铺粉辊装置和粉缸配合完成铺粉，存在结构复杂、速度慢，铺粉后表面容易存在波纹，平整度低等缺陷。3具体打印过程是采用经典的打印模式，即每铺一层粉料，采用打印头沿该层产品轮廓打印一遍，并逐层打印获得产品，这样由于打印用粘结剂的作用限制，每层粉料厚度不能够太厚，每铺一层粉料采用打印头打印一遍，使得打印效率较低；如果增加每层粉料的厚度以提高打印效率，则会导致打印质量和精度的下降，故打印效率和质量精度无法两全。
[0007]为了解决上述第3条缺陷，申请人曾在先申请并在后公开了一种高质量三维粉末粘接3D打印方法，采用一层铺粉过程中进行两次打印的方式，提高了打印质量。但其打印效率仍然有待进一步提高。
[0008]为了提高打印效率。申请人考虑设计了一种高效率3D打印方法，该方法中考虑在铺粉装置一次水平往返运动的铺粉过程中铺设两层粉末，并在每层粉末均进行打印一次，这样可以更好地提高效率。但该采用什么样的装置能够更好地实现该方法以提高打印效率，成为有待进一步考虑解决的问题。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更好地提高打印效率和打印精度的一种高效率3D打印装置，并进一步使其能够方便实现在一件产品中打印不同材料，且具有结构简单，控制灵活方便的特点。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种高效率3D打印装置，包括能够衔接配合的成形缸装置和打印装置；成形缸装置包括用于打印的成形缸；打印装置包括两根水平间隔布置的Y轴导轨，两根Y轴导轨之间沿水平方向垂直架设有X轴导轨，X轴导轨两端可滑动地配合在Y轴导轨上，还设置有用于控制X轴导轨在Y轴导轨上滑动的Y轴运动控制机构，X轴导轨上可滑动地配合安装有打印头支架并设置有用于控制打印头支架在X轴导轨上滑动的X轴运动控制机构，打印头支架上安装有打印喷头；打印装置还包括安装在安装支架后端位置上方的供粉装置，还包括铺粉装置；其特征在于，铺粉装置安装在X轴导轨下方，铺粉装置具有能够容纳两层打印所需铺粉容量的粉料容纳槽。
[0011]这样，上述设备使用时，铺粉装置能够随X轴导轨在Y轴导轨上往返实现两层铺粉打印，故可以极大地提高打印效率。具体地说，打印时，可以在计算机中将产品沿竖直方向分解为若干层水平的打印层，采用铺粉装置水平往返运动并按照每个打印层的厚度逐层铺粉，在每层铺粉后采用打印喷头在该层的产品轮廓范围内通过喷射粘结剂将粉料凝结，再逐层向上打印并最终获得产品；然后由于铺粉装置具有能够容纳两层打印所需铺粉容量的粉料容纳槽，故在铺粉装置一次水平往返运动中能够铺设两层粉末，并在每层粉末上实现至少一次打印。这样，就从根本上极大地提高了打印效率。
[0012]进一步地，所述Y轴运动控制机构为Y轴电动滑台，Y轴电动滑台的导轨构成一侧的Y轴导轨，Y轴电动滑台的滑台和X轴导轨的一端固定，另一侧的Y轴导轨为直线导轨，X轴导轨的另一端可滑动地卡接配合在直线导轨上。
[0013]这样，具有结构简单，控制方便，控制精度可靠的优点。
[0014]进一步地，所述X轴运动控制机构为X轴电动滑台，X轴电动滑台的导轨形成X轴导轨，X轴电动滑台的滑台上安装打印头支架。
[0015]这样，具有结构简单，控制方便，控制精度可靠的优点。
[0016]进一步地，供粉装置包括一个粉箱，粉箱下部设置有出料口，出料口处设置有定量出料机构，定量出料机构下方连接有一个向前下方延伸的出料梭槽，出料梭槽下端槽口沿两个对应安装支架之间的宽度方向水平布置。
[0017]这样，方便供粉装置根据每次铺料所需数量定量出料供粉，并方便粉料下料进入到铺粉装置中。
[0018]进一步地，定量出料机构包括一个水平设置在出料口处的计量套筒，出料口上下贯通计量套筒相连，计量套筒内部轴心处同轴设置有计量转辊，计量转辊的周向外表面上
沿周向均匀分布设置有顺轴向延伸的矩形叶片，矩形叶片长度和计量套筒内腔长度一致且外侧表面和计量套筒内腔壁可转动地贴合设置，计量转辊的一端可转动地穿出计量套筒端部并和一个计量用伺服电机相连。
[0019]这样，可以依靠计量用伺服电机控制计量转辊转动，每次转动固定角度，可以利用两个叶片之间的腔室刮动固定体积大小的粉料往下落料，保证均匀定量供粉。
[0020]进一步地，粉箱的两端固定在竖向设置的粉箱安装板侧面上，粉箱安装板下端和安装支架固定，计量用伺服电机固定在粉箱安装板另一侧侧面上。
[0021]这样，方便供粉装置的安装固定。
[0022]进一步地，铺粉装置包括一个沿X轴导轨长度方向布置的粉料容纳槽，粉料容纳槽两端通过向上的连接板悬空安装在X轴导轨靠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效率3D打印装置，包括能够衔接配合的成形缸装置和打印装置；成形缸装置包括用于打印的成形缸；打印装置包括两根水平间隔布置的Y轴导轨，两根Y轴导轨之间沿水平方向垂直架设有X轴导轨，X轴导轨两端可滑动地配合在Y轴导轨上，还设置有用于控制X轴导轨在Y轴导轨上滑动的Y轴运动控制机构，X轴导轨上可滑动地配合安装有打印头支架并设置有用于控制打印头支架在X轴导轨上滑动的X轴运动控制机构，打印头支架上安装有打印喷头；打印装置还包括安装在安装支架后端位置上方的供粉装置，还包括铺粉装置；其特征在于，铺粉装置安装在X轴导轨下方，铺粉装置具有能够容纳两层打印所需铺粉容量的粉料容纳槽。2.如权利要求1所述的高效率3D打印装置，其特征在于，所述Y轴运动控制机构为Y轴电动滑台，Y轴电动滑台的导轨构成一侧的Y轴导轨，Y轴电动滑台的滑台和X轴导轨的一端固定，另一侧的Y轴导轨为直线导轨，X轴导轨的另一端可滑动地卡接配合在直线导轨上。3.如权利要求2所述的高效率3D打印装置，其特征在于，所述X轴运动控制机构为X轴电动滑台，X轴电动滑台的导轨形成X轴导轨，X轴电动滑台的滑台上安装打印头支架。4.如权利要求1所述的高效率3D打印装置，其特征在于，供粉装置包括一个粉箱，粉箱下部设置有出料口，出料口处设置有定量出料机构，定量出料机构下方连接有一个向前下方延伸的出料梭槽，出料梭槽下端槽口沿两个对应安装支架之间的宽度方向水平布置；定量出料机构包括一个水平设置在出料口处的计量套筒，出料口上下贯通计量套筒相连，计量套筒内部轴心处同轴设置有计量转辊，计量转辊的周向外表面上沿周向均匀分布设置有顺轴向延伸的矩形叶片，矩形叶片长度和计量套筒内腔长度一致且外侧表面和计量套筒内腔壁可转动地贴合设置，计量转辊的一端可转动地穿出计量套筒端部并和一个计量用伺服电机相连；粉箱的两端固定在竖向设置的粉箱安装板侧面上，粉箱安装板下端和安装支架固定，计量用伺服电机固定在粉箱安装板另一侧侧面上。5.如权利要求1所述的高效率3D打印装置，其特征在于，铺粉装置包括一个沿X轴导轨长度方向布置的粉料容纳槽，粉料容纳槽两端通过向上的连接板悬空安装在X轴导轨靠近两端位置下方，X轴导轨滑动至Y轴导轨后端时，粉料容纳槽上端能够和出料梭槽下端槽口对接，粉料容纳槽上下贯通设置且前后两侧各具有一个向下设置的刮刀，刮刀下端具有水平设置的刀刃，铺粉装置还包括一个刮刀切换控制机构，刮刀切换控制机构能够控制两个刮刀上下运动切换使得向下的刮刀刀刃处于打印平面高度。6.如权利要求5所述的高效率3D打印装置，其特征在于，所述粉料容纳槽两端中部通过转轴可转动地安装在X轴导轨靠近两端下方的连接板上，两个刮刀固定在粉料容纳槽下方前后两侧且下端向外张开呈对称的八字形，刮刀切换控制机构能够控制粉料容纳槽沿转轴转动；刮刀切换控制机构包括一个固定在X轴导轨上的粉料容纳槽转动控制电机，粉料容纳槽转动控制电机为伺服电机并和粉料容纳槽一端的转轴传动连接。7.如权利要求1所述的高效率3D打印装置，其特征在于，打印喷头包括设置在铺粉装置前侧的前侧打印喷头和设置在铺粉装置后侧的后侧打印喷头。8.如权利要求7所述的高效率3D打印装置，其特征在于，所述X轴导轨包括前侧X轴导轨和后侧X轴导轨，前侧X轴导轨和后侧X轴导轨水平并列且相对固定设置，前侧X轴导轨和后

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢然，李欣飞，夏磊，谢长江，赵青，简旭，赵泽，李军超，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：