[发明专利]一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置及方法，该装置包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、数据信号传输集成模块、温度加热控制器、多轴运动控制器、V轴旋转平台、计算机控制系统、触屏人机界面；打印开始后多轴运动控制器按照层面数据信息，控制X、Y、Z轴的直线运动、U、V轴的旋转运动和挤压杆的直线运动，脉冲信号发生器控制玻璃熔浆的挤出运动，协调各个运动可逐层分区域将陶瓷浆体和玻璃熔丝打印沉积，完成陶瓷/玻璃复合结构零件的堆积成形。采用上述方案，将陶瓷浆料打印和高温玻璃打印相结合，实现任意陶瓷/玻璃复合结构零件的逐层打印，满足人们的个性化需求，具有很好的市场应用价值。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及的是，一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置及方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人们对个性化生活的追求，精美的工艺玻璃和陶瓷制品成为人们生活中必不可缺的物品，特别是近年如何将陶瓷和玻璃进行结合，制造出个性化的陶瓷/玻璃复合结构制品，成为人们追逐的时尚目标。传统玻璃制品的成形工艺主要包括塑模、成型、吹制、电镀或烧结等工序，最后的产品质量与制造技术水平密切相关。传统陶瓷零件多采用拉坯、注浆、热压铸等成形方法，陶瓷零件的复杂形状受限、生产周期长、成本高。由于玻璃材料和陶瓷材料都具有脆性的共同特点，且在加热的状态下，陶瓷粘土和玻璃具有不同的收缩和膨胀率，如何让两种传统工艺结合在一起制造出陶瓷/玻璃复合结构制品，成为制造领域急需解决的技术问题。因此，设计开发一种适用于陶瓷/玻璃复合结构制品成形的方法和装置，满足人们的个性化需求，将具有重要的使用推广价值巨大的经济意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的利用3D打印分层制造陶瓷玻璃复合结构制品的装置及方法。

为实现上述目的，本发明所采用了下述的技术方案：一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置，包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、平板加热炉、U轴旋转平台、数据信号传输集成模块、热电偶、温度加热控制器、多轴运动控制器、脉冲信号发生器、V轴旋转平台、U型支架体、挤压腔体、挤压运动直线滑台、坩埚、环形加热炉、计算机控制系统、触屏人机界面；

惰性气体压力储存瓶内部存储高纯氮气，气体输气管道与压力调节阀相连，压力调节阀的另一端通过气体输送管道与电磁阀的进气口相连，电磁阀的出气口与坩埚的上端相连，控制电磁阀的开启/关闭，实现坩埚内部气体压力的控制；

Y轴直线滑台通过螺栓连接安装在立柱的上面，Y轴伺服电机安装在Y轴直线滑台的前端，Z轴直线滑台通过螺栓连接安装在Y轴直线滑台的侧边，控制Y轴伺服电机的转动时，实现Z轴直线滑台在Y方向的往返直线运动；

X轴伺服电机和V轴旋转平台安装在X轴直线滑台上，控制X轴伺服电机转动时，实现V轴旋转平台在X方向的左右直线运动；

U型支架体通过连接板安装在V轴旋转平台的上方，V轴伺服电机安装在V轴旋转平台的一端，控制V轴伺服电机转动时，实现U型支架体绕其中心Z轴方向的整体旋转运动；

所述U轴旋转平台安装在U型支架体的内部，U轴伺服电机安装在U型支架体的侧边，并与U轴旋转平台相连接，控制U轴伺服电机转动时，实现U轴旋转平台绕X轴方向的整体角度摆动；

所述坩埚位于环形加热炉的内侧，热电偶放置在玻璃熔浆内部，当脉冲信号发生器将脉冲信号通过数据信号传输集成模块传输到电磁阀时，控制电磁阀的开启/关闭；

所述电磁阀开启时，使坩埚内部产生气压，使玻璃熔浆从喷嘴中挤压出来，形成连续均匀的玻璃熔丝，电磁阀关闭时，坩埚内部产生气压消失，玻璃熔浆停止挤出；