[实用新型]一种多材料复合的3D打印设备

说明书

本实用新型具体涉及一种多材料复合的3D打印设备，所述3D打印设备包括多腔室铺粉装置、工作平台、复合式打印装置、多材料混合装置等；所述多腔室铺粉装置是长形空心容器，其内腔可用于存放粉末材料；所述多腔室铺粉装置包含两个或多个供粉槽，所述供粉槽沿垂直于供粉槽长度的方向相邻连接排布；所述每个供粉槽设有单独的进料口和下料口；所述每个供粉槽的下料口处设有选择性下料装置，所述选择性下料装置由沿所述供粉槽长度方向排布在下料口处的多个膨胀体单元组成，所述多个膨胀体单元之间紧密连接布满所述供粉槽的下料口。

技术领域

本发明涉及增材制造设备技术领域中，具体涉及一种多材料复合的3D打印设备。

背景技术

传统的3D打印技术通常是铺设一层粉末材料，然后在粉末材料表面喷射粘结剂，固化形成二维图像，经过多次的堆叠固化，最终形成立体的三维产品。其3D打印工艺都只是涉及单一材料、单一层厚、单一粘结剂等参数，无法满足产品多样化、定制化的需求。在实际生产过程中，由于产品不同部位的特性不同，需要在一些特殊部位使用不同的粉末材料以及粘结剂组合成型，以提高产品的强度及质量。同时，对于一些表面轮廓极其复杂的产品，单一层厚打印会造成有些曲面处的精度及强度的降低。因此，变材料、变层厚、变粒度的复合打印工艺在3D打印中有着广阔的应用前景。

层厚对成型精度及效率的影响。分层打印出来的实际模型因存在多余材料，它与理论模型之间存在一定的误差，在快速成型技术中称之为阶梯效应。层厚直接影响制件的阶梯效应，随着单层层厚的增加，曲面件的阶梯效应更加明显，使得制件精度出现很大偏差。层厚几乎决定了3D打印的精度，打印模型层厚越大打印出的实际模型表面精度就越低，层厚越小表面精度就越高。同时，层厚过大将导致粘结剂不能穿过该粘结层，层与层之间连接不牢靠，造成分层、成型强度降低；而过小的层厚又会降低设备打印效率。

单一材料对3D打印的限制。以铸造3D打印为例，铸造中应用的3D打印技术主要有3DP(三维喷射粘结剂成型技术)和SLS(激光选择性烧结技术)两种：前者主要应用于呋喃树脂砂型、酚醛树脂砂型、水玻璃砂型的打印，其前后生产工序基本无需改变即可满足生产，且具有效率高、成本低的特点；后者主要应用于覆膜砂的打印，其打印成本较高，效率较低，但其打印砂型的精度和表面质量要好于3DP打印方式。此两种打印方法所使用的砂子都只能为一种砂子或几种砂子均匀混合物，但在实际生产过程中，由于铸件的冷却特性，需要在砂型的一些特殊部位，如热节处，使用特种砂制芯后，通过与普通砂型组合使用，可以提高铸件的质量，甚至在大型铸钢件的生产中，在接近铸件表面全部使用铬矿砂作为面砂，其余部位使用硅砂作为背砂来保证铸件质量。因此两种以上的复合砂型在铸造生产中有着广泛的应用。

单一粘结剂对3D打印的限制。不同的材料需要使用相匹配的粘结剂进行固化，目前对于传统3D打印设备，都只是针对单一材料、单一粘结剂进行打印，无法满足多种材料的同时打印，不能实现多样化、定制化的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多材料复合的3D打印设备，可在同一3D打印设备上打印不同参数要求的产品，满足变材料、变层厚、变粒度的工艺要求，实现多样化和复杂结构产品的打印。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种多材料复合的3D打印设备，包括多腔室铺粉装置；所述多腔室铺粉装置是长形空心容器，其内腔可用于存放粉末材料；所述多腔室铺粉装置包含两个或多个供粉槽，所述供粉槽沿垂直于供粉槽长度的方向相邻直线排布，或相邻阵列排布；所述每个供粉槽设有单独的进料口和下料口；所述每个供粉槽的下料口处设有选择性下料装置，所述选择性下料装置由沿所述供粉槽长度方向排布在下料口处的多个膨胀体单元组成，所述多个膨胀体单元之间紧密连接布满所述供粉槽的下料口。

进一步的，所述各个供粉槽的下料口在所述铺粉装置的下部连通，形成所述铺粉装置的出料口(111)。

进一步的，可将所述各个供粉槽长度设置为与所述多腔室铺粉装置长度相等，则各个供粉槽沿垂直于供粉槽长度的方向相邻直线排布组成所述铺粉装置。