一種基于選擇性區(qū)域粘接的固體粉末3d打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，具體是一種基于選擇性區(qū)域粘接的固體粉末3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī)，是一種利用快速成形技術(shù)的機(jī)器，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，采用成型材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造三維的實(shí)體。在打印前，需要利用計(jì)算機(jī)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)3D打印機(jī)逐層打印。3D打印機(jī)在產(chǎn)品制造業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用，3D打印機(jī)的工作原理和傳統(tǒng)打印機(jī)基本相同，由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材(即成型材料)和介質(zhì)等組成，打印原理也基本類似。
[0003]目前，3D打印機(jī)的主要材料是ABS材料、尼龍、金屬粉末等，而在無(wú)機(jī)物材料方面的涉及較少，并且大多只能夠打印體積較小的物品。雕塑、古董的仿制(博物館展示)、大型物件的模型多以無(wú)機(jī)物材料為制作原料且耗費(fèi)的成本高、周期長(zhǎng)。固體粉末3D打印機(jī)可以應(yīng)對(duì)各種要求對(duì)不規(guī)則的大小物件進(jìn)行切片堆積制造，能有效解決材料問(wèn)題并縮短生產(chǎn)周期。如果能將其應(yīng)用于批量化的生產(chǎn)實(shí)踐，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于選擇性區(qū)域粘接的固體粉末3D打印機(jī)，解決體積較大且以無(wú)機(jī)物為主要材料的物件的三維成形問(wèn)題。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于選擇性區(qū)域粘接的固體粉末3D打印機(jī)，包括:主機(jī)體1、工作臺(tái)面2、工作架3、透明擋板4、粘接劑倉(cāng)5、粉末倉(cāng)6、噴頭7、噴頭架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8y、工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8z、粘接劑導(dǎo)管9a、粉末導(dǎo)管％、第一粉末回收槽口 11a、第二粉末回收槽口Ilb和粉末回收倉(cāng)12 ;所述主機(jī)體I的底部有方形的工作臺(tái)面2，主題四周立柱內(nèi)部各有一個(gè)工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8z用于控制工作架3在垂直方向上的移動(dòng)，噴頭架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8y用于控制噴頭架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，粉末倉(cāng)6中的粉末則直接通過(guò)粉末沙漏流出，粘接劑倉(cāng)5中的粘接劑則通過(guò)粘接劑導(dǎo)管9a流入噴頭7，而噴頭則通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶裝置在工作架3上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，第一粉末回收槽口 Ila和第二粉末回收槽口 Ilb用于回收多余的粉末底料并通過(guò)粉末導(dǎo)管9b儲(chǔ)存在粉末回收倉(cāng)12中，透明擋板4用于防治粉末外流。
[0007]所述工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8z的數(shù)量為四個(gè)，每個(gè)工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8z均連接一個(gè)固定安裝于主體I底板上的工作架步進(jìn)電機(jī)13，所述工作架3由四個(gè)工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8z支撐，在四個(gè)步進(jìn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)螺桿8z下整個(gè)工作架能夠在保持水平的基礎(chǔ)上垂直的上下勻速移動(dòng)。
[0008]所述第一粉末回收槽口 Ila和第二粉末回收槽口 Ilb分別安裝在主機(jī)架I底板的兩側(cè)，回收的粉末被臨時(shí)存儲(chǔ)在底部的中轉(zhuǎn)倉(cāng)，當(dāng)完成回收之后通過(guò)粉末回收導(dǎo)管9b被吸入粉末回收倉(cāng)12。
[0009]所述噴頭7被固定在噴頭架上，在噴頭架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8y的皮帶下，噴頭7隨皮帶上的一個(gè)點(diǎn)在導(dǎo)軌上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0010]所述噴頭架兩端由噴頭架步進(jìn)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)噴頭架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8y控制其往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0011]所述粉末倉(cāng)6被置于噴頭架上用于存儲(chǔ)打印所需的固體粉末底料，在其底部留有長(zhǎng)條形的鋪粉口 10，使其在移動(dòng)的時(shí)候能鋪設(shè)一鋪粉口等寬度的薄粉末層。
[0012]所述粘接劑倉(cāng)5固定在粉末倉(cāng)6右邊，用于存儲(chǔ)打印所需的粘接劑，粘接劑由粘接劑倉(cāng)5倉(cāng)底的一根長(zhǎng)度可伸縮的粘接劑導(dǎo)管9a流入噴頭7，并由噴頭7噴射到制定區(qū)域的粉末層上。
[0013]主機(jī)架的工作臺(tái)面尺寸為lXlm，縱向螺桿行程為lm，必要時(shí)可以更換縱向立柱高度以獲得更大的垂直行程，從而可以打印較大高度的物體。本發(fā)明工作方法是:噴頭在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶的帶動(dòng)下在噴頭架上作橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。沙漏則固定于噴頭架背面隨噴頭架在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿控制下沿著工作架作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。四角的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿控制工作架在垂直方向上做上下運(yùn)動(dòng)。工作前，噴頭置于工作架最右端，工作架降至底部。工作時(shí)，先將需要打印的圖形輸入電腦。噴頭架從右至左勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)粉料倉(cāng)中的固體粉末由長(zhǎng)方形沙漏口均勻的鋪在工作臺(tái)面上，噴頭則在鋪粉的過(guò)程中完成對(duì)當(dāng)前粉面的指定區(qū)域的微滴噴射粘接劑。完成一層后，工作架上升0.5mm，然后噴頭架則快速回到右端，在進(jìn)行下一層鋪粉和噴膠。噴膠處粉末固化，隨著粉末層不斷增加，固化的粉末層最終疊成整體，打印出立體的固體物件。本發(fā)明由于將噴頭和鋪粉口置于同一噴頭架上，使得鋪粉和噴膠能夠同時(shí)進(jìn)行。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]本發(fā)明在具備一定尺寸的基礎(chǔ)上仍可以通過(guò)調(diào)整四個(gè)立柱高度擴(kuò)展打印件縱向高度，滿足了了多種尺寸的產(chǎn)品打印需求。工作架有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿控制保證了打印件每層厚度的均與提高了成形精度。打印機(jī)粉末底材和膠水的適用范圍廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)多種材料的固體粉末的立體成形。打印機(jī)主體四周由透明擋板隔離，防治打印過(guò)程中粉末和膠水的外泄；底部的粉末回收槽口能回收打印過(guò)程中的多余粉末，最大化的減少了粉末材料的浪費(fèi)，綠色環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為本發(fā)明z軸向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿剖視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明y軸向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿剖視圖；
[0019]圖4為本發(fā)明固體粉末倉(cāng)及其下方的鋪粉口剖視圖。
[0020]圖中箭頭為各個(gè)相關(guān)部件的運(yùn)行方向。
[0021]圖中:1、主機(jī)架，2、工作臺(tái)面，3、工作架，4、透明擋板，5、粘接劑倉(cāng)，6、固體粉末倉(cāng)，
7、噴頭，8x、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶裝置，8y、噴頭架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿，8z、工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿，9a、粘接劑導(dǎo)管，9b、固體粉末回收導(dǎo)管，10、鋪粉口，I la、第一粉末回收槽口，I Ib、第二粉末回收槽口，12、粉末回收倉(cāng)，13、工作架步進(jìn)電機(jī)，14、噴頭架步進(jìn)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
[0023]如圖1至圖4所示，一種基于選擇性區(qū)域粘接的固體粉末3D打印機(jī)，包括:主機(jī)體
1、工作臺(tái)面2、工作架3、透明擋板4、粘接劑倉(cāng)5、粉末倉(cāng)6、噴頭7、噴頭架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8y、工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8z、粘接劑導(dǎo)管9a、粉末導(dǎo)管％、第一粉末回收槽口 11a、第二粉末回收槽口 Ilb和粉末回收倉(cāng)12 ;所述主機(jī)體I的底部有方形的工作臺(tái)面2，主題四周立柱內(nèi)部各有一個(gè)工作架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8z用于控制工作架3在垂直方向上的移動(dòng)，噴頭架步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿8y用于控制噴頭架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，粉末倉(cāng)6中的粉末則直接通過(guò)粉末沙漏流出，粘接劑倉(cāng)5中的粘接劑則通過(guò)粘接劑導(dǎo)管9a流入噴頭7，而噴