[发明专利]双喷头挤出式陶瓷3D打印机及其打印方法

说明书

本发明提供一种双喷头挤出式陶瓷3D打印机及其打印方法，本发明的陶瓷3D打印机采用细打印喷头和粗打印喷头配合打印的方式，若打印同一形状和大小的实体，相对于单一采用细打印喷头工作，打印时间短，相对于单一采用粗打印喷头工作，打印精度高。本发明的陶瓷3D打印机使用的两种陶瓷泥料质量不同，成本不同，精制陶瓷泥料的成本高，粗制陶瓷泥料的成本低，即相对于仅使用精制陶瓷泥料而言，成型实体的外表面质感不受影响，总成本降低。本发明的陶瓷3D打印机结构简单，操作方便，大大降低了生产和使用成本，可以大规模推广应用。本发明的陶瓷3D打印机的打印方法，原理简单，可行性高。

技术领域

本发明属于3D打印机技术领域，特别是涉及陶瓷3D打印机及其打印方法。

背景技术

陶瓷是以各种天然矿物为主要原料，经过粉碎、混炼、成型和煅烧制得。传统陶瓷制备工艺只能制造形状简单的产品，陶瓷3D打印技术使复杂陶瓷产品制备成为可能，陶瓷3D打印相对于传统制造方法，具有以下优势：第一，无需模具，开发周期短，节约时间成本；第二，可实现复杂形状结构件的成型，突破传统陶瓷加工工艺形状的限制。

现有的陶瓷3D打印技术众多，其中发展最早，技术较为成熟的是挤出式打印技术。其工作原理为将陶瓷粉体与有机粘结剂相混合，经挤出机或毛细管流变仪做成丝，经过挤出体的逐层堆积后，获得陶瓷件生坯，然后通过粘结剂的去除和陶瓷生坯的烧结，最终得到较高致密度的陶瓷零件。该工艺方式常使用螺杆挤出式打印，过程较稳定，剪切和摩擦较小。同时可以通过引入不同的陶瓷粉末获得种类多样的丝材。

目前，挤出式陶瓷3D打印技术普遍存在打印效率和打印精度相互矛盾的问题。即喷嘴口径小，喷头行程多，打印时间长，但打印精度高；喷嘴口径大，喷头行程少，打印时间短，但打印精度低。打印效率的问题制约了挤出式陶瓷3D打印技术的生产应用，打印精度问题制约了挤出式陶瓷3D打印技术的普及推广。

因此，急需提供一种双喷头挤出式陶瓷3D打印机及其打印方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明所解决的技术问题：现有技术中的挤出式陶瓷3D打印机，多采用分层挤出堆积成型的方式，完成一层打印动作后，载物板下移一层距离，喷头均匀出料，并在二维平面上受控移动，将陶瓷泥料堆在已成型面上。整个实体打印的过程中，喷头口径不能改变，所打印实体的各切片层厚度相等。对于打印同样形状和大小的实体，若喷头口径大，实体分层厚度大，层数少，打印耗时少，但打印成型实体表面精度低；若喷头小口径小，实体分层厚度小，层数多，打印耗时多，但打印成型实体表面精度高。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种双喷头挤出式陶瓷3D打印机，包括机架、XY面运动模块、Z轴运动模块、载物板、打印喷头、送料模块、空压机以及总控模块，其中，打印喷头包括细打印喷头和粗打印喷头，所述细打印喷头和所述粗打印喷头在同一Z轴高度，两喷头中心在同一X轴方向，两喷头中心距为△x；送料模块包括第一输料管、第二输料管、第一储料罐和第二储料罐；

所述细打印喷头和粗打印喷头固定连接于XY面运动模块上，所述XY面运动模块安装于机架上方，用于实现打印喷头在XY平面的二维运动，所述细打印喷头和粗打印喷头分别与第一输料管和第二输料管的输出端连接，第一输料管和第二输料管的输入端分别与第一储料罐和第二储料罐的上方端口连接，第一储料罐和第二储料罐的下方端口分别与空压机连通，第一储料罐和第二储料罐固定在机架后方；

所述Z轴运动模块安装于机架后方，载物板与Z轴运动模块可拆卸式连接，Z轴运动模块上下垂直运动，使载物板实现与XY平面垂直的一维运动；

所述总控模块固定在机架底部，用于接收具有分区信息的切片文件，分别与XY面运动模块、Z轴运动模块、细打印喷头以及粗打印喷头通信连接；总控模块根据切片文件信息控制XY面运动模块、Z轴运动模块、细打印喷头以及粗打印喷头协同工作。