本發(fā)明屬于快速成型設備技術領域，具體涉及一種3d噴射打印裝置及其打印方法。

背景技術：

3d打印技術又稱為三維打印技術，是以數(shù)字模型文件為基礎，采用打印頭、噴嘴或其他打印技術逐層打印的方式來構造物體的技術。3d打印的設計過程是：先通過計算機創(chuàng)建三維模型，再將三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即將3d數(shù)字模型轉(zhuǎn)化成2d數(shù)字模型，最后控制打印機逐層打印。該技術的缺點是制成零件的強度低、“臺階效應”導致精度偏差大、材料的局限性及效率低。

噴射成型是把金屬熔融、液態(tài)金屬霧化、快速凝固、噴射沉積成形集成一個冶金操作流程中制成金屬材料產(chǎn)品的新工藝技術。該技術對于發(fā)展新材料、改革傳統(tǒng)工藝、提升材料性能都有重大作用。傳統(tǒng)噴射技術的缺點是對液體沖擊力大，容易促使液體偏移、固化劑滲透等問題，導致成型模型的精度質(zhì)量差，而不能被廣泛的應用。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有3d打印技術存在產(chǎn)品強度較差、精度較低及效率低的不足，本發(fā)明提出了一種打印出的產(chǎn)品強度好、精度較高及效率高的3d噴射打印裝置及其打印方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供一種3d噴射打印裝置，包括：

三維建模模塊，用于建立三維模型；

模型輪廓成型模塊，根據(jù)三維模型提取三維模型的數(shù)據(jù)設定模具界限特征；

數(shù)字霧化金屬滴液模塊，包括數(shù)字流體發(fā)生器和數(shù)字噴射控制模塊，數(shù)字噴射控制模塊的輸出端與數(shù)字化噴射液流霧化模塊的輸入端連接用于驅(qū)動數(shù)字化噴射液流霧化模塊按照設定的順序與方向噴射，數(shù)字流體發(fā)生器根據(jù)三維模型的數(shù)據(jù)產(chǎn)生滴液；

成型模塊，成型模塊設有成型內(nèi)腔，成型模塊由不浸滴液的纖維布制備而成的，成型模塊的表面設有高強度超疏液涂層；

計算機控制模塊，其與三維建模模塊、模型輪廓成型模塊、數(shù)字霧化金屬滴液模塊、成型模塊控制連接。

優(yōu)選的，三維建模模塊通過計算機建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

優(yōu)選的，還設有金屬液供料機構，包括坩堝和上通棒，上通棒豎直貫通設置于坩堝內(nèi)。

優(yōu)選的，數(shù)字流體發(fā)生器設置于坩堝的下方且其進料口與坩堝的出料口連接，數(shù)字流體發(fā)生器內(nèi)設有數(shù)字流體導流管，數(shù)字流體導流管的底部設有噴嘴。

優(yōu)選的，成型模塊包括工作臺、基材和模具體，模具體設有成型內(nèi)腔，模具體內(nèi)且位于成型內(nèi)腔的周向設有小擋板，基材套設于模具體上，基材上設形態(tài)定位銷軸、擋板定位銷軸、彈簧和連接銷軸，形態(tài)定位銷軸均勻分布于成型內(nèi)腔周向，擋板定位銷軸設置于小擋板的兩側(cè)，連接銷軸連接設置于彈簧上且設置于小擋板的外側(cè)。

本發(fā)明還提供一種3d噴射打印方法，包括以下步驟：

s1、創(chuàng)建3d噴射打印所需要的三維模型；

s2、根據(jù)步驟s1中獲得的三維模型的提取模型輪廓數(shù)據(jù)；

s3、根據(jù)步驟s2中獲得的模型輪廓數(shù)據(jù)設計噴射路徑；

s4、驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器霧化產(chǎn)生一定尺寸的液滴，并根據(jù)步驟s3中的噴射路徑控制數(shù)字流體發(fā)生器向成型模塊的成型內(nèi)腔內(nèi)噴射；

s5、完成零件成型。

優(yōu)選的，步驟s1中通過計算機建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

優(yōu)選的，噴射路徑為計算機軟件計算模擬噴射路徑或自主設計模擬噴射路徑。

有益效果：本發(fā)明按照噴射成型工藝將金屬液霧化成細小顆粒，借助成型模塊把金屬液霧化的小顆粒噴射到成型內(nèi)腔中，最終形成所需的實體模型，運用計算機控制噴射路徑，保證噴射液流不會發(fā)生較大的偏移，提高了實體零件精度、強度及生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構示意圖。

圖2為本發(fā)明的成型模的結(jié)構示意圖。

圖3為本發(fā)明的控制模塊示意圖。

圖4為本發(fā)明的打印方法的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

為了達到本發(fā)明的目的，如圖1至圖3所示，在本發(fā)明的其中一種實施方式中提供一種3d噴射打印裝置，包括：

三維建模模塊，用于建立三維模型；

模型輪廓成型模塊，根據(jù)三維模型提取三維模型的數(shù)據(jù)設定模具界限特征；

數(shù)字霧化金屬滴液模塊，包括數(shù)字流體發(fā)生器3和數(shù)字噴射控制模塊，數(shù)字噴射控制模塊的輸出端與數(shù)字化噴射液流霧化模塊的輸入端連接用于驅(qū)動數(shù)字化噴射液流霧化模塊按照設定的順序與方向噴射，數(shù)字流體發(fā)生器根據(jù)三維模型的數(shù)據(jù)產(chǎn)生滴液；

成型模塊，成型模塊設有成型內(nèi)腔，成型模塊由不浸滴液的纖維布制備而成的，成型模塊的表面設有高強度超疏液涂層；

計算機控制模塊，其與三維建模模塊、模型輪廓成型模塊、數(shù)字霧化金屬滴液模塊、成型模塊控制連接。

本實施方式按照噴射成型工藝將金屬液霧化成細小顆粒，借助成型模塊把金屬液霧化的小顆粒噴射到成型內(nèi)腔中，最終形成所需的實體模型，運用計算機控制噴射路徑，保證噴射液流不會發(fā)生較大的偏移，提高了實體零件精度、強度及生產(chǎn)效率。同時，成型模塊由不浸滴液的纖維布制備而成，限定噴射滴液的界限，高強度超疏液涂層與金屬滴液不相容，在成型內(nèi)腔內(nèi)不會殘留金屬滴液，金屬滴液可以自由脫落。

其中，三維建模模塊通過計算機建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

另外，數(shù)字流體發(fā)生器根據(jù)三維模型的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定尺寸的滴液，若該三維模型的尺寸較大，為提高生產(chǎn)效率，計算機控制模塊可以驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器產(chǎn)生直徑相對較大的液滴；若該三維模型的尺寸較小，并且精度要求較高，則計算機可驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器產(chǎn)生直徑相對較小的液滴以滿足要求。所以，具體的液滴尺寸可根據(jù)模型自身的屬性及生產(chǎn)現(xiàn)狀決定。

如圖1所示，還設有金屬液供料機構，包括坩堝1和上通棒2，上通棒2豎直貫通設置于坩堝1內(nèi)。

如圖1所示，數(shù)字流體發(fā)生器3設置于坩堝1的下方且其進料口與坩堝1的出料口連接，數(shù)字流體發(fā)生器3內(nèi)設有數(shù)字流體導流管10，數(shù)字流體導流管的底部設有噴嘴4。

如圖1至圖2所示，成型模塊包括工作臺7、基材8和模具體9，模具體9設有成型內(nèi)腔12，模具體9內(nèi)且位于成型內(nèi)腔12的周向設有小擋板13，基材8套設于模具體上，基材8上設形態(tài)定位銷軸5、擋板定位銷軸、彈簧14和連接銷軸15，形態(tài)定位銷軸5均勻分布于成型內(nèi)腔12周向，擋板定位銷軸設置于小擋板13的兩側(cè)，連接銷軸15連接設置于彈簧14上且設置于小擋板13的外側(cè)。

擋板定位銷軸包括第一擋板銷軸16和第二擋板銷軸17，第一擋板銷軸16和第二擋板銷軸17設置于小擋板13的兩側(cè)；形態(tài)定位銷軸5包括第一定位銷軸18、第二定位銷軸19、第三定位銷軸20、第四定位銷軸21、第五定位銷軸22、第六定位銷軸23、第七定位銷軸24，是nurbs曲線形態(tài)控制的定位點，各點的位置隨著模型不同截面的變化而變化。

模具成型是通過計算機控制模塊獲得模型外輪廓，并控制成型模塊形成同樣的外輪廓，在形成后，模具可能會出現(xiàn)缺口，該缺口是由于“纖維布”的截面周長要比模型輪廓的周長要長，所以成型模具在形成外輪廓后，會多出一部分“纖維布”，該模具缺口很微小，通過固定小擋板可以消除模具缺口。

坩堝1裝有一定體積的熔體11，計算機控制模塊驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器3霧化產(chǎn)生金屬液滴，通過數(shù)字流體導流管10及噴嘴4向成型內(nèi)腔中噴射霧化液滴，最終固化成型。在樣件成型的過程中，當某一截面噴射完成后，工作臺7在計算機的控制下向下移動某一距離，然后成型模塊的“纖維布”的周長會自適應調(diào)整，噴嘴4會噴射金屬液滴，繼續(xù)下一個截面的成型工藝。這種模具隨實體的逐步堆積動態(tài)調(diào)整水平截面外輪廓形態(tài)，其調(diào)整的原理是基于nurbs曲線形態(tài)控制的。

如圖4所示，本實施方式還提供一種3d噴射打印方法，包括以下步驟：

s1、創(chuàng)建3d噴射打印所需要的三維模型；

s2、根據(jù)步驟s1中獲得的三維模型的提取模型輪廓數(shù)據(jù)；

s3、根據(jù)步驟s2中獲得的模型輪廓數(shù)據(jù)設計噴射路徑；

s4、驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器霧化產(chǎn)生一定尺寸的液滴，并根據(jù)步驟s3中的噴射路徑控制數(shù)字流體發(fā)生器向成型模塊的成型內(nèi)腔內(nèi)噴射；

s5、完成零件成型。

為了進一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在本發(fā)明的另一種實施方式中，在前述內(nèi)容的基礎上，步驟s1中通過計算機建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

為了進一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在本發(fā)明的另一種實施方式中，在前述內(nèi)容的基礎上，噴射路徑為計算機軟件計算模擬噴射路徑或自主設計模擬噴射路徑。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。