[实用新型]快速成形装置

说明书

本实用新型涉及一种快速成形装置，特别是一种反应注射式快速成形装置。

快速成形(Rapid Prototyping)是近几年发展起来的一种高新技术，它将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNC)、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构造的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到各截面的二维轮廓。按照这些轮廓，成形头(激光束或热喷头)选择性地使原材料(液态光敏树脂、塑料、纸等)构成二维成形片层，并逐步叠加成三维产品。

由于快速成形将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合，因此，它不必采用传统的加工机床和模具，只需传统加工方法30～50％的工时和20～35％的成本，就能直接制造产品样品或模具。所以，快速成形已成为现代先进制造的支柱技术，并行工程(CE)的必不可少的手段，又快、又省地试制高性能新产品的必需装备。运一技术的成功应用将极大地提升制造业的设计、制造水平，显著地增强企业的市场竞争能力。

现有的快速成形装置主要有以下几种：(1)激光固化液态光敏树脂装置(SLA)；(2)激光切割纸装置(LOM)；(3)激光烧结粉末材料装置(SLS)；(4)热熔覆塑料丝装置(FDM)；和(5)喷射熔化塑料粉装置(TDP)。其中，激光切割纸装置的成形件为纸质，不能直接得到塑料产品；激光固化液态光敏树脂装置利用光化学作用，直接使特殊的单组份光敏树脂固化，其原材料价格昂贵，成形件看起来像塑料，但机械性能远不如真正工业塑料(例如ABS)；只有激光烧结粉末材料装置、热熔覆塑料丝装置和喷射熔化塑料粉装置的成形件可以达到如同ABS等工业塑料类似的机械性能。由于愈来愈多的工业产品的零件采用塑料件，因此，许多快速成形装置的用户对这后三种装置有很大的兴趣。

然而，激光烧结粉末材料装置、热熔覆塑料丝装置和喷射熔化塑料粉装置存在如下缺点：(1)它们是用一种外加能源(激光或热)产生的高温，直接使原材料熔合成形，因此能源消耗较大(特别是制作中大型零件的装置更为突出)，从而使装置的制造成本和运行成本大大增加。例如，美国DTM公司生产的Sinterstation2000型装置仅能成形φ300mm×380mm的塑料件，但售价很高，难于推广应用。(2)采用的原材料价格昂贵。由于装置采用的塑料粉(或丝)并非普通热注塑用的工业塑料，而是特殊配置、生产的一种低熔点塑料，价格昂贵。例如，装置采用的类似于ABS的塑料丝原材料价格很高。

所以，上述三种快速成形装置比较适合制作小型塑料产品，不利于制作中大型塑料产品。

本实用新型的目的是提供一种快速成形装置，它不必采用外加激光源和热源，而是依靠两组分原材料的反应作用，就能够迅速地形成产品的二维截面轮廓，并且最终叠加成三维的塑料件。

为实现上述目的，本实用新型提供一种快速成形装置，包括一个第一液体原材料供应装置，用于存储和供应一第一液体原材料；一个具有一内腔和一注射头的成形头，该内腔接受来自第一液体原材料供应装置的第一液体原材料：一驱动装置，用于可操控地驱动成形头在X-Y二维平面的运动，以及垂直于X-Y平面的Z方向的运动，其中，所述快速成形装置还包括一个第二液体原材料供应装置，用于存储和供应一第二液体原材料，其将第二液体原材料供应给所述成形头的内腔，使得第一和第二液体原材料在该内腔中混合并由成形头的注射头喷射出来，并快速反应固化。

上述快速成形装置可以包括一个废料收集装置，用于收集成形头注射的多余的液体原材料，以及堵塞的成形头。

最好是，所述成形头的内腔中还设有一混合装置，用以将所述第一和第二液体原材料均匀混合。该混合装置可以为一由电机驱动的螺旋件，其由电机经过一软轴带动旋转。

最好是，所述第一和第二液体原材料供应装置按照一预定的流量比将第一和第二液体原材料供应给成形头的内腔。