[发明专利]一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机

说明书

本发明提供了一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，其包括机壳、控制系统、三维运动系统、铺粉系统、喷射系统、固化系统以及后处理系统等一体机结构；且后处理与前期工序联合实现了一体化功能，减少了工序，降低了人工成本。本发明解决了长期困扰传统木质纤维基3D打印中因高温加工而产生的成型材料木质结构强度降低的关键技术问题。本发明采用活塞缸下送粉方式提高分层精度和定位精度，辊子和刮刀组合的铺粉结构提高粉层均匀性与密度，达到系统结构相对稳定、工艺过程精准控制和提高成型精度的目的。本发明在控制系统和三维运动系统调配协调下，使铺粉系统、喷射系统、固化系统和后处理系统依次有序完成各模块工作任务。

技术领域

本发明涉及木质材料3D打印成型设备领域，具体涉及一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机。

背景技术

木质纤维生物质材料，即速生材、农林废弃物(农业废弃物、森林采伐废弃物、木材加工废弃物、园林废弃物等)，其作为3D打印基材，原料来源广泛，比纤维素和木质素更易于处理，经过物理或化学改性处理后性能稳定，使打印成型件兼具木材本身质感和填充材料良好性能，且原材料与加工成本相对较低，是实现可再生资源持续利用的重要途径之一。目前木质纤维生物基3D打印实现形式主要有：熔融沉积成型FDM、选择性激光烧结SLS和黏结剂喷射成型3DP。

木质纤维生物质材料的FDM技术多以树脂包覆木质纤维生物质纤维颗粒制成条状经过熔融挤压堆积成型；木基复合材料的选择性激光烧结技术，是将木质纤维和高分子塑料混合而成的粉末烧结成型。黏结剂喷射成型技术是微滴喷射原理与粉末床成型相结合的增材制造工艺，利用3DP技术可以使黏结剂直接完成粉末状打印材料的喷射，喷射成型结合光固化后可以大大提高成型效率，实现木质材料的中低温固化，但目前尚未有木质纤维生物质材料专用3DP设备。

黏结剂喷射成型技术具有经济高效、节能环保的特点，成型尺寸较大，且能够实现常温成型。目前基于3DP工艺的快速成型设备主要采用压电喷头和热发泡喷头进行粉末材料的黏结，但热发泡喷头只能用于喷射能被蒸发的水溶液(如墨水)，且由于喷头存在热应力，容易破坏木质材料结构强度和堵塞喷头。压电式喷头是在压电器件上施加电压信号，使其产生变形并挤压喷头内的液体而将液体喷出，对液体的控制能力强，容易实现高精度高频率的喷射，由于无须使喷射液汽化，所以可喷射的液体范围广泛。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种基于木质纤维生物质材料的黏结剂喷射成型一体机，包括机壳、控制系统、三维运动系统、铺粉系统、喷射系统、固化系统以及后处理系统；其中，

所述机壳的上层为工作空间，下层为各系统电机电路舱室；所述控制系统设置在机壳右侧，包括外部的人机交互界面和内部信息处理单元；

所述三维运动系统覆盖整个设备，包括同步带、横向导轨、输送带和各模块运动机构；左侧工作空间顶部安放一条所述横向导轨，顶部横向导轨上装备所述同步带；所述铺粉系统的铺粉结构、喷射系统和固化系统均连接在同步带上；左侧工作空间底部横向导轨比顶部横向导轨长，延伸到右侧工作空间一部分形成过渡区域；

所述铺粉系统不工作时位于顶部横向导轨的左侧，工作时通过同步带移动到指定位置；

所述喷射系统不工作时位于顶部横向导轨中部，工作时通过同步带移动到指定位置；

所述固化系统不工作时位于顶部横向导轨右侧，工作时通过同步带移动到指定位置；