[发明专利]个性化口罩快速制造3D打印复印一体机

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料加工成型领域，尤其涉及一种高性能口罩快速制造3D打印复印一体机。

背景技术

现有塑料制品的模具加工生产方式有注塑成型、热压成型等成型方法。注塑成型又称注射模塑成型，它是一种注射兼模塑的成型方法，是指在一定温度下，通过螺杆搅拌将完全熔融的塑料材料用高压射入模腔，经冷却固化后，得到成型品的方法。热压成型主要是利用加热加工模具后，注入试料，以压力将模型固定于加热板，控制试料的熔融温度及时间，以达熔化后硬化、冷却，然后取出成品。

显然，注塑成型与热压成型方法的成型模具为单一形状，无法在同一成型装置中成型不同形状的制品，使得制品生产存在局限性。也就是说，每一种制品都要加工制造一种模具，造价昂贵、灵活性低。

目前，雾霾成了人们日常生活中的热门话题，口罩的需求也逐渐扩大,其中就包括以塑料骨架制作的口罩或防毒面具。但是由于每个人的面部特征不同，一种形状的塑料口罩是无法很好地适用于不同的个体，那么就要求塑料口罩的形状多样化以实现其个性定制。

在专利CN201120119709中，提出了一种自动模压口罩成型机，其成型装置包括有热成型口罩衬底的上模与下模，下模固定于机架，上模配设有上下动作且缸体固定于机架的成型气缸，成型气缸的柱塞与上模驱动连接。这种成型机仍旧需要整体的模具，并且一个模具只能生产一种形状的制品，无法实现一模多形的情况。

而本技术从一种名为“钉子手模”的工艺品与针式打印机得到启示，可将模具设计成一种可以随着成型制品形状不同而变化的单元柱组合模，从而可实现根据每个人的脸部轮廓进行个性化定制。

发明内容

为解决注塑成型及热成型方法制造不同口罩需要不同模具，从而造价昂贵、灵活性低的问题，本发明提供了一种个性化的高性能口罩快速制造3D打印复印一体机。

本发明采用的技术方案是：一种个性化口罩快速制造3D打印复印一体机，包括吸塑薄片放卷装置、送料装置、切割装置、口罩成型系统、计算机控制系统和3D扫描系统。吸塑薄片放卷装置位于最前端，送料装置、切割装置、口罩成型系统依次排列其后。

口罩成型系统包括预热及冷却装置、夹持装置、数字化控制3D吸塑模具。预热及冷却装置设置在夹持装置上方，数字化控制3D吸塑模具设置在夹持装置下方。3D扫描系统与计算机控制系统对接，并通过计算机控制系统控制数字化控制3D吸塑模具的形状。

其中，数字化控制3D吸塑模具包括单元柱、单元柱支撑板、复位弹簧、电磁位移发生器、真空通道和模具箱体；复位弹簧套在单元柱下部分以实现自动复位功能；每个单元柱下端存在磁铁，磁铁的极性与其下方的电磁发生器产生的磁场的极性相同，同性磁极相互排斥以实现单元柱上下移动，电磁位移发生器设置在单元柱的正下方从而使得单元柱受力比较均匀稳定，真空通道开设在模具箱体底部正中央，单元柱中心有气孔或单元柱间有通气的通道，单元柱支撑板为单元柱的安装板，单元柱支撑板上开孔的个数与单元柱的个数相同，单元柱支撑板为单元柱导向，单元柱的上部分截面直径大于单元柱支撑板上单元柱安装孔的截面直径，复位弹簧顶在单元柱支撑板下方，单元柱支撑板位于模具箱体内高度的接近中间位置，单元柱在弹簧和电磁力的作用下在单元柱支撑板的空中可上下自由移动。

本发明中的单元柱有两种技术方案：一种是单元柱为长方体，横截面形状为正方形，相邻单元柱紧密接触，其间依靠侧面相互配合实现定位作用从而保证单元柱始终处于铅直状态，单元柱中央沿轴线开设通气孔，通气孔位于每个单元柱的中心以实现气流的均匀流动；另一种是单元柱为圆柱体，横截面形状为圆形，单元柱顶部为半球状，因相邻接触圆柱体之间自然存在空隙，无需开设通气孔从而可使单元柱加工更简单，且加工的截面积可以更小以提高制品加工表面轮廓精度，直接依靠单元柱彼此之间的间隙作为气体流通的通道，单元柱半球状头部加耐高温橡胶层以使制品加工表面质量更高。

本发明个性化口罩快速制造3D打印复印一体机的单元柱侧面喷涂摩擦系数低的材料，或单元柱本身采用摩擦系数小的材料制造，以减少单元柱上下移动时的摩擦阻力。