一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备及打印方法技术

本发明专利技术公开了一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备及打印方法，包括以下步骤：（1）将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在成型台上，得到单层粗铺膏体；（2）利用刮刀，在上述挤出的单层膏体上做刮平动作，得到薄层膏体，然后固化，得到单层坯体；（3）成型台下降，将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在步骤（2）的单层坯体上，得到单层粗铺膏体；（4）重复上述步骤，直至符合打印件高度，完成粘弹膏体材料的3D打印。本发明专利技术创造性提出粘弹膏体材料高精度3D打印方法，仅需要根据零件结构挤出材料，显著降低了原材料消耗，更主要的，精度依旧可以保持很高。精度依旧可以保持很高。精度依旧可以保持很高。

【技术实现步骤摘要】
一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备及打印方法


[0001]本专利技术属于增材制造技术，具体涉及一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备及打印方法。

技术介绍

[0002]增材制造技术，俗称3D打印技术，该技术首先将需要打印的零件建立三维模型，然后按试验需求对数据进行分层切片并传输到3D打印设备，以喷墨打印技术（Ink
‑
jet Printing，IJP）、三维打印成型（Three Dimensional Printing，3DP）、熔化沉积成型技术（Fused Deposition Modeling，FDM）、直接自由成型（Direct Ink Writing，DIW）、激光选区烧结/熔融（Selective Laser Sintering/Melting，SLS/SLM）、光固化快速成型技术（Stereo Lithography Appearance，SLA）、叠层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）等技术，将陶瓷、金属、高分子等材料由下至上逐层成型，形成三维结构。现有技术公开了一种多材料3D打印设备及方法，包括：基座、打印平台单元、紫外光学单元、供料铺料刮料一体化单元、旋转切换式料盒单元和清洗风干单元；供料铺料刮料一体化单元包括：刮料旋转盘、刮料旋转轴承、刮料电机、铺料刮料件和n组供料单元。现有技术公开了一种用于智能制造的3D打印机，包括主机体，主机体内安装有打印喷嘴和送料支座，送料支座的内部滑动安装有升降板，升降板的顶端放置有安装座，安装座的内部安装有主料盘，送料支座的内部安装有过渡盘和副料盘，主料盘为间歇旋转机构，送料支座的顶端安装有对安装座进行称重的称重器；通过设置间歇旋转主料盘对副料盘进行料丝供应，在主料盘停止旋转时，升降板下移，安装座和主料盘的重量都集中在称重器上，可称出主料盘中的剩余料丝存量，且称重时，主料盘处于不旋转的静止状态下，称重结果更为准确。现有技术中，具有流动性的浆体的材料形式，制备相对简单，但存在材料稳定性差、打印过程需要添加接触式支撑、打印结束需要去除支撑等缺点。粘弹膏体材料是一种具有屈服点的粘弹性材料，在不受外力作用时，呈现膏体状态，可长期保持稳定，保证其中含有的陶瓷粉末不会因重力等剪切作用而沉降析出，而当材料在受到刮刀剪切作用时粘度会迅速降低（剪切变稀），从而有利于材料的铺平。同时，利用粘弹膏体高屈服应力特点，可以实施随形非接触支撑策略，避免了去除接触支撑时对零件表面产生的破坏，因此，在实际使用过程中具有较大的优势。对于陶瓷光固化3D打印材料而言，由于材料粘度较大或表面张力等原因，材料自流平困难，通常需要借助刮刀的外力作用辅助刮平，现有技术中，刮平都是在材料槽/成型台全幅面进行，耗费时间并浪费材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术创造性的设计一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备并利用其进行粘弹膏体材料高精度3D打印，通过挤出结合刮涂实现高精度，挤出可按需供料，在挤出的基础上刮涂，提高精度，然后光固化成坯体，大幅节省了原料，且打印效果优于现有技术，解决了现有技术没有能够很好适用粘弹膏体材料设备的问题。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备，包括成型台、粘弹膏体材料挤出模块、传送带、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块；所述成型台位于升降装置上，侧边设有导轨，导轨上设有滑块，滑块上设有安装板；所述粘弹膏体材料挤出模块、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块分别位于安装板上；所述安装板接有直线驱动装置；所述粘弹膏体材料挤出模块包括挤压出料罐、送料软管、挤出头；所述挤出头位于传送带上；所述粘弹膏体材料卸料模块包括卸料夹块、刮板、输送带、刮板控制器，所述卸料夹块装于输送带上，所述刮板装于刮板控制器上；所述挤出头与刮刀前后设置；所述卸料夹块位于刮刀侧边。
[0005]一种利用上述粘弹膏体材料高精度3D打印设备进行粘弹膏体材料3D打印的方法，包括以下步骤：（1）将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在成型台上，得到单层粗铺膏体；（2）利用刮刀，在上述挤出的单层膏体上做刮平动作，得到薄层膏体，然后固化，得到单层坯体；（3）成型台下降，然后将储料罐中的粘弹膏体材料挤压在步骤（2）的单层坯体上，得到单层粗铺膏体；（4）重复步骤（2）、步骤（3），直至符合打印件高度，完成粘弹膏体材料的3D打印。
[0006]本专利技术中，膏体材料沿着软管输送到挤出头，挤出材料；通过传送带与导轨的位移，满足不同打印形状；此时，由于挤出工艺的客观局限，挤出层厚较大，精度不满足光固化3D要求，称为单层粗铺膏体；然后利用刮刀刮过单层粗铺膏体，达到减小层厚、提高精度的目的；然后常规固化，再重复挤出
‑
刮平
‑
固化，直至打印件成型；成型台下降为每层坯体提供高度空间。
[0007]与现有技术不同，本专利技术创造性的设计可上下位移的成型台，保持挤出头与刮刀不上下移动，利于保证粘弹膏体材料每层的精度。与常规工业涂铺不同，用于3D打印的分层厚度需要非常高的精度，而且需要逐层挤料固化，达到成千上万次，设备的精密性是关键，现有设备很难实现针对粘弹膏体材料的精密涂铺，本专利技术采用上下移动式成型台利于保证粘弹膏体材料每层的厚度，具体升降装置为现有设备，比如升降机。
[0008]本专利技术中，粘弹膏体材料挤出模块的作用是储料、出料，送料软管分别连通挤压储料罐与挤出头；挤压出料罐的作用是粘弹膏体材料的存储，在工作时，通过压力将存储的粘弹膏体材料挤入送料软管，再从挤出头挤到成型台上，此时厚度大，精度低，然后利用刮刀刮平，达到减小层厚的目的；优选的，粘弹膏体材料高精度3D打印设备还包括辅助轨道、挤出头安装件，辅助轨道上设有辅助滑块，挤出头位于挤出头安装件上，挤出头安装件装于传送带与辅助滑块上，本专利技术的具体安装方式为现有技术，能够固定连接即可，从而在传动带带动下，挤出头安装件位移并带动挤出头位移，同时在辅助滑块稳定下，保证挤出精度；传送带的控制为常规技术，比如通过电机控制；传送带与辅助轨道平行，优选的，传送带位于辅助轨道的上方，从而使得挤出头稳定不晃。
[0009]优选的，粘弹膏体材料挤出模块为一套或者多套，每套粘弹膏体材料挤出模块包括挤压出料罐、送料软管、挤出头，独立的构成储料、出料、挤料，可用于同样膏体材料的多个部件打印，也可用于不同膏体材料的多个部件打印；所有挤出头都位于传送带以及辅助轨道上，可左右位移；其余的，比如刮刀等，都共用。
[0010]本专利技术中，粘弹膏体材料卸料模块的作用是清除刮刀上的积料，卸料夹块位于刮刀侧边，工作时贴着刮刀，在输送带的作用下移动，实现积料清除，优选的，卸料夹块为两个，分别位于刮刀前后两侧，一方面，可清除刮刀两边的积料，另一方面，两个夹块相向夹住刮刀，避免刮刀单向受力导致的形变。刮板的作用是清除卸料夹块上的积料，刮板控制器的作用是使得刮板上下，从而将卸料夹块上的积料刮下，刮板控制器可以为气缸、电缸等，刮板位于刮板控制器的活动杆上。优选的，在卸料夹块不工作时，卸料夹块位于刮刀与刮板控制器之间，刮板位于两个卸料夹块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，包括成型台、粘弹膏体材料挤出模块、传送带、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块；所述成型台位于升降装置上，侧边设有导轨，导轨上设有滑块，滑块上设有安装板；所述粘弹膏体材料挤出模块、刮刀、粘弹膏体材料卸料模块分别位于安装板上；所述安装板接有直线驱动装置；所述粘弹膏体材料挤出模块包括挤压出料罐、送料软管、挤出头；所述挤出头位于传送带上；所述粘弹膏体材料卸料模块包括卸料夹块、刮板、输送带、刮板控制器，所述卸料夹块装于输送带上，所述刮板装于刮板控制器上；所述挤出头与刮刀前后设置；所述卸料夹块位于刮刀侧边。2.根据权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，卸料夹块通过夹块安装板安装于输送带上；卸料夹块为两个，分别位于刮刀两侧；卸料夹块位于刮刀与刮板控制器之间，刮板位于两个卸料夹块之间；利用卸料夹块贴着刮刀侧边移动，完成积料清理。3.根据权利要求1所述粘弹膏体材料高精度3D打印设备，其特征在于，粘弹膏体材料高精度3D打印设备还包括辅助轨道、挤出头安装件，辅助轨道上设有辅助滑块，挤出头位于挤出头安装件上，挤出头安装件装于传送带与辅助滑块上；传送带位于辅助轨道的上方；送料软管分别连通挤压储料罐与挤出头...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢占文，李文利，刘卫卫，周远恒，葛军显，王佳新，陈才俊，陈鼎杰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：