[发明专利]高温硬质复合材料埋入式面曝光智能感应3D成型机及打印方法

说明书

本发明公开了一种高温硬质复合材料埋入式面曝光智能感应3D成型机及打印方法，包括主体框架、料槽、投影仪、Z轴垂竖直降系统、刮刀系统、激光测距控制系统以及打印平台；该3D成型机采用打印平台压入式，每一层打印后，打印平台在成形缸中下压，低于水平一定高度，高温硬质复合材料凭借自身流动性在压力作用进入旁侧存料缸中，旁侧存料缸中复合材料液面上升，在刮刀作用下，将该高于水平液面材料带入成形缸中并置平。本发明采用专用刮刀结构，实现高效材料置平且不造成刮刀粘附。同时采用上罩式面曝光样件埋入方式克服大尺寸零件重量大，基板与零件粘结不良的问题，并借助激光测距传感器固定在打印平台及料槽之上的结构来克服打印精度较低的问题。

技术领域

本发明属于増材制造领域，涉及一种高温硬质复合材料埋入式面曝光智能感应3D成型机及打印方法。

背景技术

随着时代的不断革新，许多高新科技借助这一契机蓬勃发展。快速成型技术，同样依赖于计算机控制技术、激光技术、材料科学技术迅猛发展。SLA和DLP则为该技术的两个主要成型方式。两者的区别主要在于使用的光源不一样，SLA采用激光，DLP采用投影仪。DLP打印机所依托的技术为数字化面曝光，以提高打印效率。RP技术的实现通过软件对CAD模型进行分层切片，在软件内部则将每一层的切片信息经过计算机处理传输到DLP投影仪上，然后逐层累积材料至最终成型。其优点是简单快速，成型质量高，在机械、医疗、航空、军工等众多领域取得良好的反响。不过，它们都存在各自的局限性，如SLA生产效率较低，打印精度不高；而下照式DLP打印机在树脂脱离离型膜的过程仍旧存在较大问题，同时，存在模型较大导致难以牢固地吸附在打印平台的局限，再者，在控制打印精度方面也无法有效提高。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高温硬质复合材料埋入式面曝光智能感应3D成型机及打印方法，实现以不同材料如铌硅、铝、树脂等为载体，借助数字化光刻3D打印机实现平面打印，进而得到高温硬质合金零部件打印件。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种高温硬质复合材料埋入式面曝光智能感应3D成型机，包括主体框架、料槽、投影仪、Z轴垂竖直降系统、刮刀系统、激光测距控制系统以及打印平台，所述投影仪设置在料槽的上方且固定于主体框架之上；所述Z轴垂竖直降系统固定在主体框架上，包括上支撑板、中间载板、下支撑板、光轴和丝杆，所述光轴和丝杆垂直安装在上支撑板、中间载板和下支撑板上，所述上支撑板的顶端设有电机；所述打印平台通过光轴与Z轴垂竖直降系统中的中间载板固定连接，打印平台包括打印板、中层板和底板，所述打印板和中间板通过套上弹簧的螺钉与底板连接，以实现打印前的微调平；所述刮刀系统固定在主体框架上并与料槽相匹配，包括模组模块、刮刀以及刮刀固定板，所述刮刀通过刮刀固定板与模组模块连接；所述刮刀在刀刃结构处有过渡圆弧和倾角结构，圆弧表面均匀分布凸点以减少材料的沾附，刀刃与水平方向上的打印平台所形成的θ角；所述料槽通过料槽耳固定在料槽载板上；所述激光测距控制系统设置于打印平台及料槽之上，包括激光传感器和激光传感器安装座。

作为优选的技术方案，所述投影仪为数字化曝光投影仪。

作为优选的技术方案，所述光轴为两根，光轴的两端通过固定座分别固定在上支撑板和下支撑板上，所述光轴的中部通过光轴套筒固定在中间载板上。

作为优选的技术方案，所述丝杆的顶部通过梅花联轴器与上支撑板固定，丝杆的底部通过丝杆固定座与下支撑板连接，丝杆的中部通过法兰轴承与中间载板固定。

作为优选的技术方案，所述打印板为实心的高强度平台，中层板和底板为空心结构，并通过四根套上弹簧的螺钉连接在一起以实现打印前的微调平。

作为优选的技术方案，所述刮刀采用硬质合金钢制造,在刀刃结构处有过渡圆弧加倾角结构，圆弧表面均匀分布凸点，刀刃与水平方向上的打印平台所形成的θ角与高温硬质复合材料的润湿角相近，从而使刮刀与材料之间的接触较为顺畅。