3d粘土列印的製造方法
2023-05-01 07:34:21
3d粘土列印的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可以生產製作陶藝製品的3D粘土印表機。3D粘土印表機，包括機架、供料裝置和粘土噴頭，在所述機架內設置有至少三套與所述粘土噴頭連接的控制軸，所述供料裝置與粘土噴頭相連。本實用新型將粘土通過供料裝置供給至粘土噴頭，並由擠出步進電機控制粘土噴頭噴出細絲狀粘土，在機架及其控制系統的控制下實現逐層堆積，從而實現實體製作，改變了傳統陶藝作品的製作方式，並能製作出傳統工藝無法實現或很難製作出的陶藝作品。本實用新型可以3D列印陶土、瓷土作品，還可以列印所有粘稠狀、膏狀材料，如膩子、石膏、巧克力、麵食、奶油等，應用領域極其廣泛。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種3D印表機，特別是涉及一種可列印陶土、瓷土等粘土材料的 3D印表機。 3D粘土印表機
【背景技術】
[0002] 3D列印技術又稱快速原型製造 （Rapid Prototyping Manufacturing)技術，誕生 於20世紀80年代後期，是基於材料堆積法的一種高新製造技術，被認為是近20年來製造 領域的一個重大成果，並被稱為第三次工業革命。它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層 製造技術、數控技術、材料科學、雷射技術於一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想 轉變為具有一定功能的原型或直接製造零件，從而為零件原型製作、新設計思想的校驗等 方面提供了一種高效低成本的實現手段。3D列印技術實際上就是利用三維CAD的數據，通 過3D印表機，將一層層的材料堆積成實體原型。
[0003] 陶瓷藝術在中國具有悠久歷史，傳統的陶藝作品均使用手工或模具進行製作。目 前的3D列印主要工藝有：光固化成形（Stereo lithography Apparatus,簡稱SLA)、分層實 體製造 （Laminated Object Manufacturing，簡稱 L0M)、選擇性雷射燒結（Selective Laser Sintering，簡稱 SLS)、溶融沉積成形（Fused Deposition Manufacturing，簡稱 FDM)等技 術類型，然而這些技術類型針對傳統的陶藝行業，均無法直接使用。 實用新型內容
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可以生產製作陶藝製品的3D粘土打 印機。
[0005] 本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是：3D粘土印表機，包括機架、供料 裝置和粘土噴頭，在所述機架內設置有至少三套與所述粘土噴頭連接的控制軸，所述供料 裝置與粘土噴頭相連。
[0006] 進一步的，所述每套控制軸都包括直線軸承、絲杆和導軸，直線軸承由絲杆帶動沿 導軸滑動，絲杆由步進電機帶動，步進電機由控制系統控制。
[0007] 進一步的，所述供料裝置通過輸送管道與粘土噴頭相連。
[0008] 進一步的，所述供料裝置是多個。
[0009] 進一步的，所述粘土噴頭包括螺杆套和設置在螺杆套內的送料螺杆，所述螺杆套 上設置有進料口和噴孔。
[0010] 進一步的，所述粘土噴頭設置多個。
[0011] 本實用新型的有益效果是：本實用新型將粘土通過供料裝置供給至粘土噴頭，並 由擠出步進電機控制粘土噴頭噴出細絲狀粘土，在機架及其控制系統的控制下實現逐層堆 積，從而實現實體製作，改變了傳統陶藝作品的製作方式，並能製作出傳統工藝無法實現或 很難製作出的陶藝作品。本實用新型可以3D列印陶土、瓷土作品，還可以列印所有粘稠狀、 膏狀材料，如膩子、石膏、巧克力、麵食、奶油等，應用領域極其廣泛。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0013] 圖2是本實用新型的粘土噴頭的一種結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 如圖1所示，本實用新型的3D粘土印表機包括控制系統21、粘土噴頭51、可以讓 粘土噴頭51實現三維運動的機架31和供料裝置41。控制系統21控制粘土噴頭51的運行 軌跡。供料裝置41將粘土輸送至粘土噴頭51並通過粘土噴頭51擠壓出細絲狀態，然後逐 層堆積成與三維模型文件相同的實體原型。
[0015] 機架31內設置有至少三套與粘土噴頭51連接的控制軸，可以控制粘土噴頭51在 XYZ三個方向的運動。每套控制軸都包括直線軸承34、絲杆33和導軸32,直線軸承34由絲 杆33帶動沿導軸32滑動，絲杆33由步進電機35帶動，步進電機35由控制系統21控制。 直線軸承34也可通過皮帶、同步帶、滾珠絲杆等多種形式由步進電機35帶動，本實用新型 只列舉了其中一種傳動方式。圖中所示的控制軸是一種三軸並聯臂結構，每套控制軸都由 一個電機帶動，若控制Y和Z方向的電機不動，X方向的電機控制向上運動，可以實現粘土 噴頭51向X軸靠攏，X方向的電機向下運動，可以實現粘土噴頭51向遠離X軸方向運動， 其他兩軸也是相同原理，若XYZ三個方向的電機同時控制上和下，就實現了 Z方向的變化， 因此，也就實現了粘土噴頭51在三維空間中的運動。
[0016] 上述控制軸也可使用專利申請號為201310282377. 6的直角坐標繫結構、 200410069246. 0的六軸機械臂結構、201410063315的極坐標結構、201310351560串行結構 等結構形式，在此就不一一列舉。
[0017] 粘土噴頭51通過機械結構設置在機架31上，供料裝置41可以直接與粘土噴頭51 相連；也可以單獨放置，再利用輸送管道與粘土噴頭51相連。本實用新型可以通過增加供 料裝置41的容積或設置多個供料裝置41，實現長時間連續供料，以滿足批量生產或列印大 尺寸陶藝製品的需求。供料裝置41可以藉助高壓空氣、油缸、電缸等外部能量來推動活塞， 將供料裝置41中的粘土擠壓至粘土噴頭51，最終由粘土噴頭51噴出細絲狀粘土。
[0018] 本實用新型的控制系統21通過主控板控制XYZ三個方向的步進電機35來實現控 制粘土噴頭51的運行軌跡；通過主控板控制擠出步進電機57來控制粘土噴頭51噴出粘土 絲、關斷時間以及噴出速度。擠出步進電機57與粘土噴頭51連接。本實用新型的3D粘土 印表機也可以設置多個粘土噴頭51，並分別由多個步進電機和擠出步進電機來控制，可在 同一件作品中分別使用不同材質不同顏色的材料。
[0019] 如圖2所示是本實用新型的粘土噴頭51的其中一種結構的結構示意圖，粘土噴頭 51包括螺杆套55和設置在螺杆套55內的送料螺杆54,所述螺杆套55上設置有進料口 56 和噴孔53,粘土由供料裝置41通過進料口 56進入螺杆套55內，擠出步進電機57控制送料 螺杆54的運動，由控制系統21控制擠出步進電機57的打開、關斷時間以及運行速度，從而 控制粘土通過送料螺杆54從噴孔53噴出的時間以及流量大小。粘土噴頭51也可以有其 他結構形式，甚至直接使用類似針頭等結構，直接由壓力擠出也是可以的。
【權利要求】
1. 3D粘土印表機，其特徵在於，包括機架（31)、供料裝置（41)和粘土噴頭（51)，在所述 機架（31)內設置有至少三套與所述粘土噴頭（51)連接的控制軸，所述供料裝置（41)與粘 土噴頭（51)相連。
2. 如權利要求1所述的3D粘土印表機，其特徵在於：所述每套控制軸都包括直線軸承 (34)、絲杆（33)和導軸（32)，直線軸承（34)由絲杆（33)帶動沿導軸（32)滑動，絲杆（33) 由步進電機（35)帶動，步進電機（35)由控制系統（21)控制。
3. 如權利要求1所述的3D粘土印表機，其特徵在於：所述供料裝置（41)通過輸送管 道與粘土噴頭（51)相連。
4. 如權利要求1所述的3D粘土印表機，其特徵在於：所述供料裝置（41)是多個。
5. 如權利要求1所述的3D粘土印表機，其特徵在於：所述粘土噴頭（51)包括螺杆套 (55)和設置在螺杆套（55)內的送料螺杆（54)，所述螺杆套（55)上設置有進料口（56)和 噴孔（53)。
6. 如權利要求1所述的3D粘土印表機，其特徵在於：所述粘土噴頭（51)設置多個。
【文檔編號】B28B1/24GK203901485SQ201420352720
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】姚雲峰, 曹陽 申請人:姚雲峰