[发明专利]粘性物质三维打印的均匀出料方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融沉积型三维打印技术，特别是粘性物质三维打印的均匀出料方法及装置。

背景技术

三维打印技术是近年来在各个领域迅速发展的一项新兴技术，与传统制造业的去除材料不同，三维打印技术是以增加材料方式来完成物体的制造。其主要工艺中有逐层打印方法，进而特别是在食品、陶瓷制作和医学方面生物细胞的打印有了一定的发展，但是对于这些带有粘性物质的打印方面，最大的技术难点在于如何将打印材料，在打印时均匀的挤出。

中国专利 ZL201320022312.3 公开了一种多功能食品打印机。提供了一种粘性物质的打印构想，主要是采用空气压缩机产生的压缩空气挤出打印喷头内的材料，可以实现 2D 或 3D 绘图。但是这种方法难以避免气压波动带来的喷射不均匀，挤出力不够，甚至喷头堵塞的现象，但是在均匀出料这一块的技术说明，显得很为勉强，可以认为是根本不可能实现均匀出料的，不能均匀出料，就不能实现打印的精度和打印的质量。中国专利201410106956.X一种打印流质材料的三维打印机，对流体类物质在三维打印时均匀出料问题做出了一定的说明，但是在粘性物质均匀出料时，采用的自然流下的方式，显得很为勉强。所以以上两个专利，在粘性类物质在打印时，对原料的挤出在可控性方面、依靠数据调控方面、对出料检测方面的闭环监控都没有实现。

 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种能够对粘性物体进行均匀打印，从而确保打印的精度及打印质量的粘性物质三维打印的均匀出料装置及方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种粘性物质三维打印的均匀出料方法，包括以下步骤：

a）对空气进行压缩及过滤，并对压缩及过滤后的空气进行储存；

b）装入打印原材料，并设定打印物体的压力值；

c）通过打印速度、打印流量、打印精度的三者结合计算出空气的压力调节值，并利用该空气来补充被已经用来打印的原料的体积；

d）通过判断储存原料空间内的压力值是否和设定的打印压力值相同，从而判断是否进行打印工作，判断依据：

当储存原料空间内的压力值和设定的打印压力值相同；通过控制电磁阀进而控制喷头进行打印，此时调压后的空气继续补充被已经用来打印的原料的体积，保持储存原料空间内的压力稳定，进行持续打印；当储存原料空间内的压力值小于设定的打印压力值；通过控制电磁阀进而控制喷头停止工作，此时调压后的空气补充被已经用来打印的原料的体积，实现加压工作，待压力达到预先设定的值时，通过控制电磁阀进而控制喷头继续进行打印工作；直至打印完成；

 e）打印完成后首先关闭打印系统，再关闭压缩过滤系统。

上述方法利用了一个相同容器中同一压强下，各个位置的压强相同的原理，利用空气来补充被已经用来打印原料的体积，实现对储存原料空间内压强的大小控制，进而实现在喷头处喷出原料的时时流量是相同的，进而保证打印能够顺利均匀的进行，从而提高打印的精度、打印的质量。

为了保证打印的安全及下次打印加料，在关闭压缩过滤系统后，可打开手控阀对储存原料的空间进行排压。

为了实现上述方法，本发明所述提供的一种粘性物质三维打印的均匀出料装置，包括用于对空气进行压缩及过滤的空压及过滤装置、用于对压缩及过滤后的空气进行储存的空气储放灌、用于储存打印的原材料的原料储放室以及三维打印机，所述的空压及过滤装置与空气储放灌连接，所述三维打印机包括主控板和喷头，空气储放灌与原料储放室之间依次连接有精密调压阀、第一电磁阀以及数字流量检测装置，所述的原料储放室与喷头之间连接有第二电磁阀，且所述的第一电磁阀与主控板之间信号连接，数字流量检测装置与主控板之间信号连接，第二电磁阀与主控板之间信号连接，在原料储放室上设有有数字空压检测装置，且数字空压检测装置与主控板之间信号连接，且第一电磁阀和第二电磁阀均为常闭式电磁阀，在精密调压阀与第一电磁阀之间连接有单向阀。

上述的设计的特点是：1）利用了一个相同容器中同一压强下，各个位置的压强相同的原理，利用空气来补充打印原料的减少，使得方案的可实施性更高；2）通过对空气进入原料储放室内的过程独特设计，使得空气被压入的流量、流向实现闭环控制，从而实现打印时打印原料被均匀的挤出； 3）整个打印原料被挤出的过程控制实现有数据可依，进而保证了整个打印过程的科学控制，进而保证打印能够顺利均匀的进行，从而提高打印的精度、打印的质量。