一种批量生产3D打印机及三维制造方法技术

本发明专利技术公开了一种批量生产3D打印机及三维制造方法，属于生产制造领域。本发明专利技术包括支承装置、模具组合单元、移动控制装置、供料装置、打印控制装置，其中模具组合单元由若干个模具组合模块组成，模具组合模块由移动控制装置控制移动到指定位置以使得多个模具组合模块达到其指定位置后能够组合成一个或多个模具。本发明专利技术能够直接根据数字三维模型快速组合出模具，并可利用该组合出的模具快速地单件或批量制造三维物件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生产制造领域，特别是涉及一种三维打印(3D打印)设备及三维制造方法。
技术介绍
众所周知，在现代工业生产制造过程中，模具具有重要的作用。模具，即在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具，广泛用于冲裁、成形冲压、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工中。模具具有特定的轮廓或内腔形状，其中应用具有刃口的轮廓形状可以使坯料按轮廓线形状发生分离(冲裁)，而应用内腔形状可使坯料获得相应的立体形状。模具一般包括动模和定模(或凸模和凹模)两个部分，二者可分可合。分开时装入坯料或取出制件，合拢时使制件与坯料分离或成形。模具是精密工具，形状复杂，承受坯料的胀力，对结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高要求，模具生产的发展水平是机械制造水平的重要标志之一。模具种类很多，根据加工对象和加工工艺可分为:①加工金属的模具，包括冲压模(如冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模、缩孔模、起伏模、胀形模、整形模等)、锻模(如模锻模、镦锻模等)以及挤压模和压铸模等；②加工非金属和粉末冶金的模具，包括塑料模(如注射模、压塑模和挤塑模等)、橡胶模和粉末冶金模等。而根据结构特点，模具又可分为平面的冲裁模和具有空间的型腔模。模具一般为单件，小批生产。模具除其本身外，还需要模座、模架、导向装置和制件顶出装置等，这些部件一般都制成通用型。模具加工所 涉及的工序大致有车、铣、热处理、磨、CNC、电火花(EDM)、线切割(WEDM)、坐标磨(JIG GRINGING)、激光刻字、抛光等。而随着计算机三维设计技术的快速发展，三维打印(3D打印)技术又应运而生。3D打印，本质上属于一种快速成型技术，是利用3D打印机直接将数字模型转化为实物成品的一种生产制造方式。所谓3D打印机，则是一种可以直接将任意数字模型转化为最终实物成品的机器。目前主流3D打印技术其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件，主要有以下几种形式: 3DP技术:采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，以打印横截面数据的方式逐层创建各部件，创建三维实体模型，采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩，还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，模型样品所传递的信息较大。FDM熔融层积成型技术:FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型材料种类多，成型件强度高、精度较高，主要适用于成型小塑料件。 SLA立体平版印刷技术:SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料，通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，直至得到三维实体模型。该方法成型速度快，自动化程度高，可成形任意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度的精细工件快速成型。 SLS选区激光烧结技术:SLS选区激光烧结技术是通过预先在工作台上铺一层粉末材料(金属粉末或非金属粉末)，然后让激光在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。该方法制造工艺简单，材料选择范围广，成本较低，成型速度快，主要应用于铸造业直接制作快速模具。 DLP激光成型技术:DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似，不过它是使用高分辨率的数字光处 理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化，因此速度比同类型的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高，在材料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。 UV紫外线成型技术:UV紫外线成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相似类似，不同的是它利用UV紫外线照射液态光敏树脂，一层一层由下而上堆栈成型，成型的过程中没有噪音产生，在同类技术中成型的精度最高，通常应用于精度要求高的珠宝和手机外壳等行业。然而，无论是上述的传统的模具生产方式还是最新的3D打印技术，都有其固有缺陷。对于传统的模具生产方式而言，由于在正式生产产品前需要先制造模具，而模具的制造过程又非常复杂，因此导致整个生产周期较长。而且传统的模具生产方式也无法和计算机三维设计技术直接结合，不能象3D打印技术那样直接将数字模型转化为最终实物成品。此外，在小批量生产的情况下，传统的模具生产方式也存在着生产成本较高的问题。而目前的3D打印技术的缺陷主要在于:打印速度慢，有时无法满足生产的需求；无法批量成产，且成产成本过高；使用的材料受打印形式的限制等等。
技术实现思路
针对现有技术中传统的模具生产方式以及目前的3D打印技术各自存在的上述问题，本专利技术提出了一种批量生产3D打印机及三维制造方法，该设备及方法能够直接根据数字三维模型快速组合出模具，并可利用该组合出的模具快速地单件或批量制造三维物件。具体地说，本专利技术是采取以下的技术方案来实现的:一种批量生产3D打印机，其特征在于，包括支承装置、模具组合单元、移动控制装置、供料装置、打印控制装置；所述支承装置用于支承模具组合单元；所述模具组合单元由若干个模具组合模块组成，模具组合模块可在移动控制装置的控制下移动；所述移动控制装置与各模具组合模块相连接，并能根据打印控制装置传来的模具组合模块的移动指令将模具组合模块从各自的初始位置移动到指定位置；所述供料装置用于向由模具组合单元组合而成的模具内提供材料以生产工件；所述打印控制装置向移动控制装置发送模具组合模块的移动指令，并能够将产品的三维数字模型转化为移动控制装置能够识别的模具组合模块的移动指令。本专利技术的进一步特征在于:所述模具组合模块与材料的接触面为平面或曲面或由平面和曲面任意组合而成。本专利技术的进一步特征在于:所述移动控制装置使用电磁驱动方式来控制模具组合模块的移动。本专利技术的进一步特征在于:所述移动控制装置使用固体或气体或液体为媒介将力传递到模具组合模块，使其移动到指定位置。本专利技术的进一步特征在于:所述移动控制装置包括控制电路板、移动动力源、传动装置、限位装置，所述限位装置用于将模具组合模块的移动控制在指定范围内，所述移动动力源用于提供移动动力，所述传动装置用于驱动模具组合模块移动，所述控制电路板用于控制移动动力源、传动装置和限位装置。本专利技术的进一步特征在于:所述移动动力源是电动机、油动机或气泵。本专利技术的进一步特征在于:所述传动装置是螺纹传动、带式传动、链条传动或弹簧传动。本专利技术的进一步特征在于:所述限位装置是弹簧、密闭的气缸或液压缸。本专利技术的进一步特征在于:所述的打印控制装置由硬件和软件组成，所述硬件用来储存、运算和传输数据及指令代码，所述软件负责将三维数字模型转化为移动控制装置能够识别的模具组合模块的移动指令。 本专利技术的进一步特征在于:所述硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种批量生产3D打印机，其特征在于，包括支承装置、模具组合单元、移动控制装置、供料装置、打印控制装置，其中：所述支承装置用于支承模具组合单元；所述模具组合单元由若干个模具组合模块组成，模具组合模块可在移动控制装置的控制下移动；所述移动控制装置与各模具组合模块相连接，并能根据打印控制装置传来的模具组合模块的移动指令将模具组合模块从各自的初始位置移动到指定位置；所述供料装置用于向由模具组合单元组合而成的模具内提供材料以生产工件；所述打印控制装置向移动控制装置发送模具组合模块的移动指令，并能够将产品的三维数字模型转化为移动控制装置能够识别的模具组合模块的移动指令。

【技术特征摘要】
1.一种批量生产3D打印机，其特征在于，包括支承装置、模具组合单元、移动控制装置、供料装置、打印控制装置，其中: 所述支承装置用于支承模具组合单元； 所述模具组合单元由若干个模具组合模块组成，模具组合模块可在移动控制装置的控制下移动； 所述移动控制装置与各模具组合模块相连接，并能根据打印控制装置传来的模具组合模块的移动指令将模具组合模块从各自的初始位置移动到指定位置； 所述供料装置用于向由模具组合单元组合而成的模具内提供材料以生产工件； 所述打印控制装置向移动控制装置发送模具组合模块的移动指令，并能够将产品的三维数字模型转化为移动控制装置能够识别的模具组合模块的移动指令。2.根据权利要求1中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:模具组合模块与材料的接触面为平面或曲面或由平面和曲面任意组合而成。3.根据权利要求1中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:移动控制装置使用电磁驱动方式来控制模具组合模块的移动。4.根据权利要求1中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:移动控制装置使用固体或气体或液体为媒介将力传递到模具组合模块，使其移动到指定位置。5.根据权利要求1中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:移动控制装置包括控制电路板、移动动力源、传动装置、限位装置，所述限位装置用于将模具组合模块的移动限制在指定范围内，所述移动动力源用于提供移动的动力，所述传动装置用于驱动模具组合模块移动，所述控制电路板用于 控制移动动力源、传动装置和限位装置。6.根据权利要求5中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:移动动力源是电动机、油动机或气泵。7.根据权利要求5中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:传动装置是螺纹传动、带式传动、链条传动或弹簧传动。8.根据权利要求5中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:限位装置是弹簧、密闭的气缸或液压缸。9.根据权利要求1中所述的批量生产3D打印机，其特征在于:打印控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：田波，
申请(专利权)人：田波，
类型：发明
国别省市：