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一種基於微滴控制的3d列印頭系統及其列印方法

2023-04-23 21:58:06 2

一種基於微滴控制的3d列印頭系統及其列印方法
【專利摘要】一種基於微滴控制的3D列印頭系統及其列印方法,列印頭系統包括列印頭,列印頭的進氣口通過輸送氣管和列印頭控制器的出氣口連接,列印頭控制器的進氣口通過輸送氣管和空壓機出氣口上裝有的氣體輸出閥門連接,列印頭控制器上設有氣壓調整旋鈕、真空度調整旋鈕,採用集成的點膠頭系統作為粉末3D列印的列印頭系統,可以通過控制壓縮氣體的壓強和流速,從而控制列印頭4的出膠速度和出膠量,實現高精度、高效的粉末3D列印,既保證出膠的可控性,又保證了出膠的均勻性;本發明中的粉末3D列印方法對於粘結劑材料的要求不高,常用膠水都可以作為其列印粘結劑,具有廣泛的材料兼容性,而且其列印頭針頭更換方便,價格便宜。
【專利說明】—種基於微滴控制的3D列印頭系統及其列印方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及粉末3D列印【技術領域】,具體涉及一種基於微滴控制的3D列印頭系統及其列印方法。

【背景技術】
[0002]粉末3D列印(3DP)是一種利用微滴噴射、粉末粘結技術的3D列印方法。噴頭在計算機控制下,按照當前分層截面的信息,在事先鋪好的一層粉末材料上,有選擇性地噴射粘結劑,使部分粉末粘結,形成一層截面薄層;一層成形完後,工作檯下降一個層厚,進行下一層的鋪粉,繼而選區噴射粘結劑,成形薄層同時也會與已成形零件粘為一體;不斷循環此過程,直至零件加工完為止;通常所成形的零件還需要一定的後處理,如乾燥、燒結等,從而得到最後的零件。
[0003]然而,現有的粉末3D列印方法存在著以下幾個問題:
[0004]一、現有的粉末3D列印方法大多採取印表機噴墨頭作為列印頭,但是這種噴墨頭的出膠量以及出膠速度難以實現精確控制,同時,由於噴墨頭結構的限制,其最大出膠量和出膠速度不高,難以滿足高速、高效的粉末3D列印工藝;
[0005]二、現有的噴墨列印頭對於粘結劑有很高的要求,既要要求其粘度較低,流動性較好,還要要求其性質穩定,以免堵塞噴頭,因此現有的粉末3D印表機具有較大的材料局限性;而且,即便採用了低粘度穩定的粘結劑,這種結構精密的印表機噴墨頭也難免出現不可維修的損壞,更換成本較高;
[0006]三、目前已有粉末3D印表機採用基於微注射泵的注射針筒作為列印頭,但是這種列印頭出墨不均勻,會造成粉末3D列印過程工藝不穩定,得不到理想的零件。


【發明內容】

[0007]為了克服上述現有技術的缺點,本發明的目的在於提供一種基於微滴控制的3D列印頭系統及其列印方法,列印頭系統能夠實現出膠速度和出膠量的高精度控制,其列印頭針頭更換方便,價格便宜。
[0008]為了達到上述目的,本發明採用如下的技術方案:
[0009]一種基於微滴控制的3D列印頭系統,包括列印頭7,列印頭7的進氣口通過輸送氣管3和列印頭控制器4的出氣口連接,列印頭控制器4的進氣口通過輸送氣管3和空壓機I出氣口上裝有的氣體輸出閥門2連接,列印頭控制器4上設有氣壓調整旋鈕5、真空度調整旋鈕6,列印頭7連接在列印頭支架9上,列印頭支架9與二維平面運動平臺8相連接,二維平面運動平臺8與鋪粉輥子10相連接,帶動鋪粉輥子10在成型缸11與供粉缸12之上來回運動,成型缸11與供粉缸12相互連接,並置於二維平面運動平臺8下方。
[0010]所述的基於微滴控制的3D列印頭系統的列印方法,包括下列步驟:
[0011]I)開啟空壓機1,等待一段時間使其腔內氣壓達到設定壓強值,然後打開空壓機I的氣體輸出閥門2,使其通過輸送氣管3將壓縮氣體送到列印頭控制器4中;
[0012]2)根據工藝要求,調整列印頭控制器4上的氣壓調整旋鈕5,以及真空度調整旋鈕6,以保證列印頭控制器4內部氣壓壓強合適並且穩定;
[0013]3)列印頭控制器4通過輸送氣管3將氣體送入列印頭7,列印頭控制器4通過對於壓縮氣體傳動的控制,從而控制列印頭7出膠列印的通斷,以及其出膠量和出膠速度,實現精確列印;
[0014]4)在計算機中建立三維模型,並對該三維模型進行分層處理和路徑數據處理;
[0015]5)將當前層的工藝數據送入到機器當中,通過控制二維平面運動平臺8,帶動列印頭支架9與其上的列印頭7,以及鋪粉輥子10進行運動;
[0016]6)在二維平面運動平臺8帶動鋪粉輥子10從供粉缸12端至成型缸11端運動過程中,鋪粉輥子10將會使供粉缸12中的粉末推送到成型缸11中並鋪平粉末;
[0017]7)當前粉末層鋪平後,二維平面運動平臺8帶動列印頭7按照當前分層截面的信息,在成型缸11中事先鋪好的一層粉末材料上,有選擇性地噴射粘結劑,塗敷在部分粉末上,形成一層截面薄層,其出膠的開關、出膠量、出膠速度由列印頭控制器4精確控制;
[0018]8)完成當前層的粘結後,二維運動平臺8帶動噴印頭7回到供粉缸12不臨近成型缸11的一端,然後供粉缸12上升一個分層厚度,成型缸11下降一個分層厚度;
[0019]9)重複步驟3)?步驟8),直至零件完成。
[0020]本發明採用集成的點膠頭系統作為粉末3D列印的列印頭系統,可以通過控制壓縮氣體的壓強和流速,從而控制列印頭4的出膠速度和出膠量,實現高精度、高效的粉末3D列印,既保證出膠的可控性,又保證了出膠的均勻性;同時,本發明中列印頭7的出膠速度和出膠量具有非常大的可調範圍,可以很好地滿足粉末3D列印對於不同工藝、不同材料的要求;而且,本發明中的粉末3D列印方法對於粘結劑材料的要求不高,不需要其具有很低的粘度和較好的流動性,一般的常用膠水都可以作為其列印粘結劑,具有廣泛的材料兼容性,而且其列印頭針頭更換方便,價格便宜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖是本發明3D列印頭系統及列印所採用的設備連接示意圖。

【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。
[0023]參照附圖,一種基於微滴控制的3D列印頭系統,包括列印頭7,列印頭7的進氣口通過輸送氣管3和列印頭控制器4的出氣口連接,列印頭控制器4的進氣口通過輸送氣管3和空壓機I出氣口上裝有的氣體輸出閥門2連接,列印頭控制器4上設有氣壓調整旋鈕5、真空度調整旋鈕6,列印頭7連接在列印頭支架9上,列印頭支架9與二維平面運動平臺8相連接,二維平面運動平臺8與鋪粉輥子10相連接,帶動鋪粉輥子10在成型缸11與供粉缸12之上來回運動,成型缸11與供粉缸12相互連接,並置於二維平面運動平臺8下方。
[0024]參照附圖,所述的基於微滴控制的3D列印頭系統的列印方法,包括下列步驟:
[0025]I)開啟空壓機1,等待一段時間使其腔內氣壓達到設定壓強值,然後打開空壓機I的氣體輸出閥門2,使其通過輸送氣管3將壓縮氣體送到列印頭控制器4中;
[0026]2)根據工藝要求,調整列印頭控制器4上的氣壓調整旋鈕5,以及真空度調整旋鈕6,以保證列印頭控制器4內部氣壓壓強合適並且穩定;
[0027]3)列印頭控制器4通過輸送氣管3將氣體送入列印頭7,列印頭控制器4通過對於壓縮氣體傳動的控制,從而控制列印頭7出膠列印的通斷,以及其出膠量和出膠速度,實現精確列印;
[0028]4)在計算機中建立三維模型,並對該三維模型進行分層處理和路徑數據處理;
[0029]5)將當前層的工藝數據送入到機器當中,通過控制二維平面運動平臺8,帶動列印頭支架9與其上的列印頭7,以及鋪粉輥子10進行運動;
[0030]6)在二維平面運動平臺8帶動鋪粉輥子10從供粉缸12端至成型缸11端運動過程中,鋪粉輥子10將會使供粉缸12中的粉末推送到成型缸11中並鋪平粉末;
[0031]7)當前粉末層鋪平後,二維平面運動平臺8帶動列印頭7按照當前分層截面的信息,在成型缸11中事先鋪好的一層粉末材料上,有選擇性地噴射粘結劑,塗敷在部分粉末上,形成一層截面薄層,其出膠的開關、出膠量、出膠速度由列印頭控制器4精確控制;
[0032]8)完成當前層的粘結後,二維運動平臺8帶動噴印頭7回到供粉缸12不臨近成型缸11的一端,然後供粉缸12上升一個分層厚度,成型缸11下降一個分層厚度;
[0033]9)重複步驟3)?步驟8),直至零件完成。
【權利要求】
1.一種基於微滴控制的3D列印頭系統,包括列印頭(7),其特徵在於:列印頭(7)的進氣口通過輸送氣管(3)和列印頭控制器(4)的出氣口連接,列印頭控制器(4)的進氣口通過輸送氣管(3)和空壓機(I)出氣口上裝有的氣體輸出閥門(2)連接,列印頭控制器(4)上設有氣壓調整旋鈕(5)、真空度調整旋鈕¢),列印頭(7)連接在列印頭支架(9)上,列印頭支架(9)與二維平面運動平臺(8)相連接,二維平面運動平臺(8)與鋪粉輥子(10)相連接,帶動鋪粉輥子(10)在成型缸(11)與供粉缸(12)之上來回運動,成型缸(11)與供粉缸(12)相互連接,並置於二維平面運動平臺(8)下方。
2.根據權利要求1所述的一種基於微滴控制的3D列印頭系統的列印方法,其特徵在於,包括下列步驟: 1)開啟空壓機(I),等待一段時間使其腔內氣壓達到設定壓強值,然後打開空壓機(I)的氣體輸出閥門(2),使其通過輸送氣管(3)將壓縮氣體送到列印頭控制器(4)中; 2)根據工藝要求,調整列印頭控制器(4)上的氣壓調整旋鈕(5),以及真空度調整旋鈕(6),以保證列印頭控制器(4)內部氣壓壓強合適並且穩定; 3)列印頭控制器(4)通過輸送氣管(3)將氣體送入列印頭(7),列印頭控制器(4)通過對於壓縮氣體傳動的控制,從而控制列印頭(7)出膠列印的通斷,以及其出膠量和出膠速度,實現精確列印; 4)在計算機中建立三維模型,並對該三維模型進行分層處理和路徑數據處理; 5)將當前層的工藝數據送入到機器當中,通過控制二維平面運動平臺(8),帶動列印頭支架(9)與其上的列印頭(7),以及鋪粉輥子(10)進行運動; 6)在二維平面運動平臺(8)帶動鋪粉輥子(10)從供粉缸(12)端至成型缸(11)端運動過程中,鋪粉輥子(10)將會使供粉缸(12)中的粉末推送到成型缸(11)中並鋪平粉末; 7)當前粉末層鋪平後,二維平面運動平臺(8)帶動列印頭(7)按照當前分層截面的信息,在成型缸(11)中事先鋪好的一層粉末材料上,有選擇性地噴射粘結劑,塗敷在部分粉末上,形成一層截面薄層,其出膠的開關、出膠量、出膠速度由列印頭控制器(4)精確控制; 8)完成當前層的粘結後,二維運動平臺(8)帶動噴印頭(7)回到供粉缸(12)不臨近成型缸(11)的一端,然後供粉缸(12)上升一個分層厚度,成型缸(11)下降一個分層厚度; 9)重複步驟3)?步驟8),直至零件完成。
【文檔編號】B29C67/00GK104175557SQ201410384376
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】田小永, 楊春成, 李滌塵 申請人:西安交通大學

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