[发明专利]一种3DP工艺成型系统及其操作方法

说明书

本发明公开了一种3DP工艺成型系统及其操作方法，包括金属框架结构的机架，在机架内部设置有模块化成型缸，模块化成型缸上部的机架上分别设置有打印装置和送粉装置，打印装置和送粉装置分别通过滑块与机架上的Y向直线导轨连接，用于在Y向直线导轨上运动进行铺粉和打印，在机架的顶部设置有取件辅助装置，取件辅助装置内部设置有物理固化装置，在机架的两侧设置有储粉箱。本发明解决了无法同时保证铺覆在粉床上粉末颗粒的均匀性和粉床的密实度的问题，有效避免了铺粉运动造成的扬尘导致喷嘴堵塞的问题，大幅提高了设备成型效率和取件效率。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种适用于不同粘结材料体系的高效3DP工艺快速成型系统及其操作方法。

背景技术

快速成型技术作为先进制造技术中的重要组成部分，能够有效地减短研发周期，提高企业效率。在快速成型的诸多工艺(如：FDM、SLA、SLS、SLM、LOM、3DP等)中，三维打印成型技术(即：3DP工艺)以其无需支撑结构、成型速度快、设备投资小、运行和维护成本低、环境适应性好等突出特点脱颖而出，被认为具有很好的发展潜力和应用前景。

3DP工艺过程如图1所示。开始打印时，工作台上铺平粉末作为成型材料。铺粉完成后，喷头根据三维模型切片得到该层数据，在计算机的控制下按需将粘结剂喷射在粉末表面，实现单层粉末粘结。单层粘结剂喷射完成后，工作台下降一个层厚度，开始进行下一层铺粉工作。如此往复，直至最后一层打印完成，取出制件。

目前国内市面上现有的3DP设备主要有以下几个缺点：

1、送粉方式单一，受储粉形式影响较大，无法同时保证铺覆在粉床上粉末颗粒的均匀性和粉床的密实度。

2、传统送粉机构的振动筛结构多通过电机带动振动筛沿铺粉运动方向往复小幅运动形成振动，从而使筛中粉末落下。这种方式下，只受筛网和粉末间摩擦力以及重力影响的粉末下落速率是很低的，使得对成型辅助时间影响最大的铺粉效率难以提高。同时，这样的机构极易将振动传至铺粉导轨上，形成整个机体的振动，最终影响喷头喷印的精度。

3、铺粉机构与字车架刚性连接，共同运动。这种结构使喷头和铺粉机构始终距离很近，会经常产生由铺粉运动造成的扬尘导致喷嘴堵塞的问题，大大降低了喷头的工作寿命。

4、不同被粘结材料与固化剂作用的时间不同，若采用固化时间较慢的材料，则不得不延长喷印完一层的等待固化时间，致使成型效率降低。

5、取件低效。目前的3DP工艺成型后往往需要人工取件，人工去除未被粘结的粉末材料并取出成型件。虽然这种方式对成型件破坏小，但是效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种3DP工艺成型系统及其操作方法，解决无法同时保证铺覆在粉床上粉末颗粒的均匀性和粉床的密实度，有效避免了铺粉运动造成的扬尘导致喷嘴堵塞的问题，可大幅提高喷头的工作寿命。

本发明采用以下技术方案：

一种3DP工艺成型系统，包括金属框架结构的机架，在机架内部设置有模块化成型缸，模块化成型缸上部的机架上分别设置有打印装置和送粉装置，打印装置和送粉装置分别通过滑块与机架上的Y向直线导轨连接，用于在Y向直线导轨上运动进行铺粉和打印，在机架的顶部设置有取件辅助装置，取件辅助装置内部设置有采用物理方式辅助粘结材料体系进行固化的物理固化装置，在机架的两侧设置有储粉箱。

具体的，打印装置包括设置在喷头架上的喷头，喷头架通过直线轴承设置在X向直线导轨上，X向直线导轨的一端通过打印装置连接块设置在Y向直线导轨上。

进一步的，喷头架通过皮带与喷头X向电机连接用于带动喷头架沿X向直线导轨往复运动，打印装置连接块与喷头Y向电机连接用于通过皮带带动打印喷头模组沿Y向运动。