[发明专利]一种混合料浆3D打印装置及其打印成形方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种混合料浆3D打印装置以及使用所述3D打印装置的打印成形方法。

背景技术

3D打印技术的出现，为制造形状复杂的零件提供一种有效的方法。与传统制造技术相比，3D打印不必事先制造模具，不必在制造过程中去除大量的材料，也不必通过复杂的工艺就可以得到形状复杂的最终产品，因此，在生产上可以实现结构优化、节约材料和节省能源。3D打印技术适合于新产品开发、快速单件及小批量零件制造、复杂形状零件的制造、模具的设计与制造等，也适合于难加工材料的制造、外形设计检查、装配检验和快速反应工程。因此，3D打印产业受到了国内外越来越广泛的关注，将成为下一个具有广阔发展前景的朝阳产业。

在3D打印中，选区激光烧结（SLS）或电子束选区熔化（EBM）能将金属粉末直接打印烧结成最终零件，对于金属钛和不锈钢已经获得成功应用。但对于陶瓷以及复合材料这些应用广泛的材料体系，SLS或EBM无法实现。熔丝堆积法（FDM）法是一种最为便捷的工艺，能将塑料丝直接打印成产品。随着FDM技术进展，其3D打印成形精度和表面光洁度等指标也都达到了较高的水平。现有的FDM只是成形塑料等有机制品。

在现有技术中，3D打印的材料体系很有限。塑料等有机物种类的3D打印已经较为成熟，其3D打印机的成本较低，打印的产品在模型制造、模具制造等方面有广泛应用。金属类的3D打印需要用到高功率激光器，设备投资大，并且所用的材料体系仅是有限的几种金属合金，像钛合金、不锈钢，成形过程中将材料熔化或烧结。对于陶瓷，由于其本身耐热冲击性的局限，不能使用激光器直接加热烧结。对于复合材料，也不适用于激光烧结。这些材料体系还没有适用的3D打印成形装置。

在普通的办公用的喷墨打印机中，可以将墨水直接打印出来。墨水即为一种混合溶液，其中包括溶剂以及墨粉和其它添加剂。将各种粉末与粘结剂混合成料浆，借助3D打印机成形，经后续加热处理得到最终零件，将使3D打印材料体系明显扩宽。但这种情况下，目前还没有适合的3D打印机。

发明内容

为克服现有的3D打印装备的不足，本发明提供一种将各种粉末与粘结剂混合成料浆，并使用该混合浆料进行3D打印机成形的混合料浆3D打印装置以及使用所述3D打印装置制备零件的方法，大大拓展了应用3D成形的材料领域。

 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

 一种混合料浆3D打印装置，所述3D打印装置使用液态有机物为载体，将现有3D打印中难以处理的金属粉末、陶瓷粉末或复合材料粉末与液态载体混合成料浆打印固化得到坯体，所述3D打印装置包括：控制系统、物料供给系统、混合系统以及三轴运动系统，所述控制系统分别与所述物料供给系统、混合系统和三轴运动系统连接并控制其动作，所述物料供给系统、混合系统、三轴运动系统顺次连接。

    进一步的，所述控制系统包括：显示屏、主机和输出/输入接口，所述显示屏与所述主机连接，所述主机上设有多个输出/输入接口，所述多个输出/输入接口分别连接所述物料供给系统、混合系统和三轴运动系统。

    进一步的，所述物料供给系统包括料浆供给组件和固化剂供给组件，所述料浆供给组件包括：第一电机、第一压力计、料浆罐、料浆搅拌器、料浆输送泵、第二电机、料浆输送管、第一压缩空气入口、料浆罐密封盖、料浆罐出口、料浆旁路阀和料浆旁路管，所述料浆罐密封盖设置于所述料浆罐顶部，所述料浆罐密封盖上设有所述第一电机、第一压力计和第一压缩空气入口，所述第一电机一端与所述输出/输入接口连接，另一端与所述料浆搅拌器连接，所述料浆搅拌器置于所述料浆罐内部，所述料浆罐底部设有所述料浆罐出口，所述料浆罐出口通过第一管路与所述料浆输送泵一端连接，所述料浆输送泵另一端与所述料浆输送管一端连接，所述料浆输送管一端与所述混合系统连接，所述料浆输送泵与所述第二电机一端连接，所述第二电机另一端与所述输出/输入接口连接，所述料浆旁路管连接所述第一管路与所述料浆输送管，所述料浆旁路管上设有料浆旁路阀。