[发明专利]一种适用于陶瓷3D打印的防护装置及其防护方法

说明书

本发明公开了一种适用于陶瓷3D打印的防护装置及其防护方法，该装置设置在陶瓷3D打印机的打印平台上，用于对陶瓷3D打印过程中的3D模型进行防护；该装置包括支撑结构和防刮挡板；支撑结构设置在3D模型的下方，3D模型与支撑结构之间不接触，支撑结构包括固定连接的上下两部分，上部分的横截面为三角锯齿结构或波浪结构，下部分为长方体；防刮挡板包括两段相互对称且不封闭的圆弧形挡板，分别设置在3D模型的两侧，两段圆弧形挡板以3D模型为对称轴呈镜面对称，圆弧形挡板上均匀的开设有多个圆孔。本发明能防止陶瓷浆料的自身重力而塌陷，在打印完成取件时容易分离，不会破坏模型的原有结构，并能减少侧面的冲击力，防止零件被刮缺或者刮倒。

技术领域

本发明涉及光固化成型领域，尤其涉及一种适用于陶瓷3D打印的防护装置及其防护方法。

背景技术

光固化成型是指用一定波长和强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体。光固化成型是目前应用较多的快速成型工艺中的一种，具有成型过程自动化程度高、制作原型表面质量好、尺寸精度高以及能够实现比较精细的尺寸成型等优点。目前较常见的光固化成型材料是树脂和金属，而陶瓷因其具有高强度、高硬度、耐高温和耐腐蚀等良好的性能，逐渐被研究者青睐，陶瓷3D打印技术也因此备受关注。

陶瓷3D打印技术主要包括四步工艺，如图1所示：第一步是配料工艺，根据成形技术和最终的性能要求，选择合适的原材料，一般包括陶瓷粉末、粘结剂、添加剂，按一定比例混合均匀成为陶瓷浆料；第二步是成型工艺，首先将3D模型导入计算机，接着陶瓷3D打印机逐层打印，最后得到特定形状的陶瓷胚体；第三步是胚体后处理工艺，先将陶瓷胚体从打印区域取出，然后进行清洗、表面增强、修复、干燥等后处理；第四步是脱脂和烧结工艺，将完好的坯体放入炉子中，按照设定好的温度制度、焙烧气氛和压力进行热处理，脱脂烧结后经冷却便可得到最终的陶瓷产品。

虽然此工艺可以成型许多复杂形状的陶瓷零件，但是仍存在缺陷。第一是在打印过程中，由于陶瓷浆料自身密度大，使得单位体积的重力较大，所以对于一些悬空的3D模型，很容易坍塌，另外在陶瓷3D打印中，由于陶瓷材料具备一定粘度，容易粘黏在刮刀上，增大了刮刀的厚度，使得刮刀与零件之间产生摩擦，导致零件缺损或刮倒。第二是在脱脂烧结过程中，在高温作用下，胚体中的粘结剂等其他液相被脱除，随着烧结温度的升高，原子扩散加剧，孔隙缩小，在宏观上表现为胚体体积收缩，在体积收缩的过程中胚体下方则可能会出现凹缺或裂纹，而此问题在模型为悬空结构时尤为突出，严重影响陶瓷的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种适用于陶瓷3D打印的防护装置及其防护方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种适用于陶瓷3D打印的防护装置，该装置设置在陶瓷3D打印机的打印平台上，用于对陶瓷3D打印过程中的3D模型进行防护；该装置包括支撑结构和防刮挡板；其中：

支撑结构设置在3D模型的下方，3D模型与支撑结构之间不接触，支撑结构包括固定连接的上下两部分，上部分的横截面为三角锯齿结构或波浪结构，下部分为长方体；

防刮挡板包括两段相互对称且不封闭的圆弧形挡板，分别设置在3D模型的两侧，两段圆弧形挡板以3D模型为对称轴呈镜面对称，圆弧形挡板上均匀的开设有多个圆孔。

进一步地，本发明的支撑结构下部分的长方体的长、宽、高均不大于3D模型的尺寸。

进一步地，本发明的支撑结构的上下两部分的高度比为1:1至1:2。

进一步地，本发明的支撑结构的上端面与3D模型的下方相互平行，两个平行面之间的距离取值范围为0.05至1.0mm。