[发明专利]防堵塞喷头的基于光固化剂喷射的3D打印装置及方法

说明书

本发明涉及3D打印领域，提供了一种防堵塞喷头的基于光固化剂喷射的3D打印装置及方法。该装置包括喷射系统和粉料供送系统；喷射系统包括喷头和固化光源；喷头位于暗箱结构内，固化光源位于暗箱结构外且紧邻暗箱结构设置；粉料供送系统设置于喷射系统下部。本发明通过引入光固化粘结剂，通过双向刮刀、粉层与上部带有喷头的盖板组成“暗箱”结构，将喷头完全遮光保护，粘结剂从喷头处喷射到粉层过程不受光线照射，在后刮粉刀移开后，喷射到粉层上的光固化粘结剂受到暗箱之外的紫外/蓝光灯照射，达到可控固化目的，本发明可彻底解决传统热固化喷射粘结3D打印过程中由于热积累造成的粘结剂不可控固化造成的喷头堵塞问题，具有巨大实用价值。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种防堵塞喷头的基于光固化剂喷射的3D打印装置及方法。

背景技术

金属3D打印目前主要以聚焦高能激光或电子束为热源的粉末熔融打印为主，但由于制备过程中存在金属熔化-凝固过程，工作温度高、效率低，且存在热应力导致零件变形的问题，其应用受到较多限制。

快速、低温、高精度、低成本打印工艺是金属3D打印技术发展的总体趋势，喷射粘结金属3D打印技术由于其低成本、高打印速度逐渐引起工业界关注。在工业化生产中，传统喷射粘结3D打印技术由于主要采用热固化机理，粘结剂容易在热源的作用下产生不可控固化，从而堵塞喷头。

目前市面上的3DP打印设备均设计有喷头清洗功能，喷头平均工作时间高于1小时就会存在喷头堵塞的可能，需要进行5-15分钟的清洗程序，极大降低了工作效率与打印过程可靠性。

虽然目前市面上有部分设备使用光固化功能，但是喷头仍然存在堵塞的问题，归其原因主要是喷头处残留的粘结剂会受到外界光线的缓慢影响，逐渐的固化堵塞喷头。

因此，本发明提出一种基于光固化的喷射粘结3D打印技术与设备结构，可实现粘结剂可控固化，从根本上解决喷头堵塞的难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种防堵塞喷头的基于光固化剂喷射的3D打印装置及方法，解决了3D打印粘结剂喷射中的喷头堵塞、成型尺寸受限制的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种防堵塞喷头的基于光固化剂喷射的3D打印装置，所述装置包括喷射系统和粉料供送系统；

所述喷射系统包括喷头和固化光源；所述喷头位于暗箱结构内，所述固化光源位于所述暗箱结构外且紧邻所述暗箱结构设置；

所述粉料供送系统设置于所述喷射系统下部。

进一步的，所述暗箱结构包括前刮刀、后刮刀、2个侧挡板、顶端盖板；所述前刮刀、后刮刀、2个侧挡板、顶端盖板及位于下部的粉层共同组成暗箱；所述喷头在暗箱内将粘结剂喷射到粉层上。

进一步的，所述喷射系统还包括打印机主板、打印机驱动机构、打印机横梁、粘结剂供应盒；

所述喷头及所述暗箱结构均安装在所述打印机横梁上；

所述粘结剂供应盒与所述喷头连接，为所述喷头供应粘结剂；

所述打印机主板、打印机驱动机构均设置于所述暗箱结构外；所述打印机主板通过所述打印机驱动机构驱动所述喷头移动；所述打印机主板同时控制所述喷头向粉末喷射粘结剂的速度。

进一步的，所述装置还包括打印机外壳，所述打印机主板、打印机驱动机构均设置于所述打印机外壳外。

进一步的，所述粉料供送系统包括支撑架、原料粉缸和成型缸；所述原料粉缸、成型缸均安装在所述支架上且位于成型平台的下方；所述前刮刀、后刮刀将所述原料粉缸内的粉料刮送到所述成型缸内用于3D打印。

进一步的，所述固化光源为紫外光光源或蓝光光源。