[发明专利]橡胶粉末微波烧结3D打印成型装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维打印技术领域，尤其涉及一种橡胶粉末的三维烧结成型装置。

背景技术

粉末材料激光烧结成形(SLS)是一种应用较广的快速成型工艺，其工作原理是：工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在模型缸活塞上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺设新粉，控制激光束扫描烧结新层。如此循环往复.层层叠加，就得到三维零件。但目前SLS技术对高分子制品的加工仅能针对尼龙和尼龙改性料，而对于橡胶类制品因其粘度太大，运用激光进行烧结时已出现烧结不充分或焦烧的现象。

发明内容

本发明采用的加热源不再是激光而是微波，被加热成型的粉末材料采用具有极性分子的橡胶粉末。微波加热是向被加热材料内部辐射微波电磁场，推动其偶极子运动，使之相互碰撞、摩擦而生热。通过微波点烧结的方式，实现橡胶制品快速成型的目的，并提供了一种新型的三维烧结成型技术。

本发明的技术方案是：橡胶粉末微波烧结3D打印成型装置，包括加热单元、铺粉单元及控制单元；其中加热单元包括微波刀和微波刀传动部分，其中微波刀传动部分沿X轴方向包括X轴步进电机、X轴驱动器、X轴丝杆、X轴螺母、微波刀固定件，沿Y轴方向包括Y轴步进电机、Y轴驱动器、Y轴丝杆、Y轴螺母、支撑架；铺粉单元包括粉盒、粉盒传动部分、工作平台和压辊，其中粉盒上安装有圆弧形挡板和电磁阀，其中粉盒传动部分沿X轴方向包括X轴普通电机、X轴丝杆、X轴螺母、粉盒固定件，沿Y轴部分包括Y轴步进电机、Y轴驱动器、Y轴丝杆、Y轴螺母、支撑架；其中工作平台包括固定平台和升降平台，升降平台的传动部分包括Z轴丝杆、Z轴螺母支撑架、Z轴步进电机、Z轴驱动器、Z轴丝杆滑块、Z轴丝杆导轨；压辊包括滚筒和中心轴支撑架；压辊传动部分包括普通交流电机、A齿轮、B齿轮、齿轮带、齿形带轮A和齿形带轮B。上述组件均安装于箱体中，由微波功率源、电源及控制中心总体控制。

本发明橡胶粉末微波烧结3D打印成型装置中的加热单元包括微波刀和微波刀传动部分，其中微波刀的发射天线极细，其加热半径很小，用以提高成型精度。微波刀沿X轴和Y轴的高精度运动，分别采用螺母移动丝杆转动的滚珠丝杆传动，采用步进电机驱动丝杆转动，驱动信号由控制中心提供。沿Y轴方向的传动装置固定在工作平台中的固定平台上，包括Y轴步进电机A和Y轴丝杆，Y轴丝杆另一端安装在箱体上；沿X轴方向的传动装置采用“7”字型结构，一端固定在沿Y轴方向移动的螺母上，并与工作平台垂直，另一端架空并与工作平台平行，架空端中间装有X轴螺母和X轴丝杆，由X轴步进电机驱动X轴丝杆转动，X轴螺母移动，微波刀固定在X轴螺母上。

本发明橡胶粉末微波烧结3D打印成型装置中铺粉单元包括粉盒、粉盒传动部分、工作平台和压辊，其中粉盒采用不锈钢材料，粉盒底部开一方行通口，通口与粉盒等长，通口的宽度与铺粉厚度相关；方形通口采用圆弧形挡板控制通口的开合，挡板的移动由安装在粉盒一端的电磁阀控制。粉盒长度能被工作平台中的升降平台的长度整除，以尽可能的节约粉料。粉盒能实现沿X轴和Y轴的高精度运动，粉盒的传动装置以及装置的安装与微波刀相同。沿Y轴的移动采用同一丝杆，两个“7”字型结构的安装位置相对固定，能够实现微波刀和粉盒沿Y轴的同时运动；不同之处是粉盒的X轴方向运动采用普通电机驱动。粉盒固定在X轴螺母上，并与微波刀安装位置不同侧。

本发明橡胶粉末微波烧结3D打印成型装置中的工作平台包括固定平台和升降平台，两者都采用不锈钢材料。固定平台为长方形，两端固定在箱体上，未固定的两侧，靠里一侧安装有丝杆传动装置，靠外一侧安装有齿形带传动装置。在固定平台的中部开有一个正方形的通口用于放置升降平台，通孔的四周向下外延四块无缝连接的挡板，挡板与升降平台间隙配合以便减少粉料的泄漏，同时挡板保证升降平台竖直移动的垂直度。在固定平台靠外侧部分开有一个长条形通孔，用于压辊支撑架沿Y轴方向的移动。升降平台为正方形，水平放置在固定平台的通口中。升降平台的正面为工作面，背面固定安装有丝杆，丝杆穿过安装在箱体底部的螺母支撑架，螺母支撑架顶部为齿轮箱，齿轮箱底部安装有步进电机，齿轮箱内有一对齿轮副，其中从动轮固定在滚柱螺母丝杆的螺母上，通过步进电机驱动和齿轮传动以实现螺母的转动，同时通过齿轮箱限制螺母的上下移动，支撑架一侧有导轨用于实现丝杆的移动不转动。