[发明专利]柔性材料三维成型系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性材料三维成型系统及方法。

背景技术

3D打印(3D printing,三维成型)是三维快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

熔喷非织造工艺是指利用高速热空气对从模头的喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵引，由此形成超细纤维并喷射在收集装置上，进而依靠自身粘合而成为无纺织物。熔喷装置是进行熔喷操作的主要设备，其主要部件为上述利用热空气喷出纤维的模头组件，模头组件上设置有包括多个喷丝口的喷丝狭缝，用于纤维的喷出。

然而，现有的熔喷非织造工艺通常以加工纤维材料为主，无法直接将材料成型为所需的成品；同时，3D打印成型的物体多为刚性物体。因此，目前采用亟需一种可打印柔性材料的柔性材料三维成型系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性材料三维成型系统及方法，能够实现柔性材料的便捷快速打印。

为解决上述问题，本发明提供一种柔性材料三维成型系统，包括：

上料机，用于提供聚合物熔融体；

螺杆挤出机，与所述上料机连通，用于挤出所述聚合物熔融体；

计量泵，与所述螺杆挤出机连通，用于控制流入熔喷喷头的聚合物熔融体的数量；

空气压缩机，用于对空气进行压缩；

空气加热器，与所述空气压缩机连通，用于对压缩后的空气进行加热；

三维成型装置，用于加工支撑柔性材料的三维立体工件成型；

熔喷喷头，包括与所述计量泵连通的喷丝板和与所述空气加热器连通的气流孔，所述喷丝板设置有熔体孔，用于向所述三维立体工件喷出聚合物熔融体细流，所述气流孔用于将聚合物熔融体细流牵伸成熔喷纤维以凝聚在所述三维立体工件上；

固化成型装置，与所述三维立体工件连通，用于对凝聚在所述三维立体工件的熔喷纤维进行固化以生成所述柔性材料。

进一步的，在上述系统中，所述螺杆挤出机和计量泵之间还连通有一熔体过滤器，用于过滤聚合物熔融体中的杂质。

进一步的，在上述系统中，所述固化成型装置采用排风、紫外光照、激光烧结、水雾冷却方式进行固化。

进一步的，在上述系统中，所述喷丝板的数量为一个或多个。

进一步的，在上述系统中，多个喷丝板根据一预设的幅宽进行组合。

进一步的，在上述系统中，每个喷丝板上的熔体孔的数量为一个或多个。

进一步的，在上述系统中，每个喷丝板上分布有三排熔体孔，每排熔体孔的数量为2880个。

进一步的，在上述系统中，每个熔体孔的直径为0.0635毫米。

进一步的，在上述系统中，所述的柔性材料为柔性聚氨酯材料或柔性橡胶材料。

根据本发明的另一面，提供一种柔性材料三维成型方法，采用上述柔性材料三维成型系统，所述方法包括：

上料机提供聚合物熔融体至螺杆挤出机；

所述螺杆挤出机挤出所述聚合物熔融体至计量泵；

所述计量泵控制流入熔喷喷头的聚合物熔融体的数量；

三维成型装置加工支撑柔性材料的三维立体工件；

空气压缩机向空气加热器输送压缩后的空气，空气加热器将压缩后的空气进行加热后输送至气流孔；

熔喷喷头的喷丝板上的熔体孔向所述三维立体工件喷出聚合物熔融体细流，熔喷喷头的气流孔将聚合物熔融体细流牵伸成熔喷纤维以凝聚在所述三维立体工件上；

与所述三维立体工件连通的冷却固化装置对凝聚在所述三维立体工件的熔喷纤维进行降温以生成所述柔性材料；

所述柔性材料成型后，脱模去除三维立体工件。