[发明专利]一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置及方法

摘要

本发明公开了一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置及方法，该装置包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、数据信号传输集成模块、温度加热控制器、多轴运动控制器、V轴旋转平台、计算机控制系统、触屏人机界面；打印开始后多轴运动控制器按照层面数据信息，控制X、Y、Z轴的直线运动、U、V轴的旋转运动和挤压杆的直线运动，脉冲信号发生器控制玻璃熔浆的挤出运动，协调各个运动可逐层分区域将陶瓷浆体和玻璃熔丝打印沉积，完成陶瓷/玻璃复合结构零件的堆积成形。采用上述方案，将陶瓷浆料打印和高温玻璃打印相结合，实现任意陶瓷/玻璃复合结构零件的逐层打印，满足人们的个性化需求，具有很好的市场应用价值。

主权项

1.一种陶瓷玻璃复合结构3D打印成形装置，其特征在于，包括立柱、X轴直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、平板加热炉、U轴旋转平台、数据信号传输集成模块、热电偶、温度加热控制器、多轴运动控制器、脉冲信号发生器、V轴旋转平台、U型支架体、挤压腔体、挤压运动直线滑台、坩埚、环形加热炉、计算机控制系统、触屏人机界面；惰性气体压力储存瓶内部存储高纯氮气，气体输气管道与压力调节阀相连，压力调节阀的另一端通过气体输送管道与电磁阀的进气口相连，电磁阀的出气口与坩埚的上端相连，控制电磁阀的开启/关闭，实现坩埚内部气体压力的控制；Y轴直线滑台通过螺栓连接安装在立柱的上面，Y轴伺服电机安装在Y轴直线滑台的前端，Z轴直线滑台通过螺栓连接安装在Y轴直线滑台的侧边，控制Y轴伺服电机的转动时，实现Z轴直线滑台在Y方向的往返直线运动；X轴伺服电机和V轴旋转平台安装在X轴直线滑台上，控制X轴伺服电机转动时，实现V轴旋转平台在X方向的左右直线运动；U型支架体通过连接板安装在V轴旋转平台的上方，V轴伺服电机安装在V轴旋转平台的一端，控制V轴伺服电机转动时，实现U型支架体绕其中心Z轴方向的整体旋转运动；所述U轴旋转平台安装在U型支架体的内部，U轴伺服电机安装在U型支架体的侧边，并与U轴旋转平台相连接，控制U轴伺服电机转动时，实现U轴旋转平台绕X轴方向的整体角度摆动；所述坩埚位于环形加热炉的内侧，热电偶放置在玻璃熔浆内部，当脉冲信号发生器将脉冲信号通过数据信号传输集成模块传输到电磁阀时，控制电磁阀的开启/关闭；所述电磁阀开启时，使坩埚内部产生气压，使玻璃熔浆从喷嘴中挤压出来，形成连续均匀的玻璃熔丝，电磁阀关闭时，坩埚内部产生气压消失，玻璃熔浆停止挤出；挤压杆通过连接板安装在挤压运动直线滑台的右侧滑板上，挤压伺服电机安装在挤压运动直线滑台的上端，控制挤压伺服电机的转动时，实现挤压杆在挤压腔体内的上下往复直线运动；所述挤压杆向下运动时，挤压腔体中的陶瓷浆料从将从挤压喷头中挤出，形成连续均匀的陶瓷浆体，停止挤压伺服电机的运动，陶瓷浆料停止挤出；所述计算机控制系统通过总线与多轴运动控制器、脉冲信号发生器和温度加热控制器相连，实现对各个模块的总体控制；所述数据信号传输集成模块实现电机反馈控制信号与多轴运动控制器、温度反馈控制信号与温度加热控制器、脉冲信号发生器与电磁阀之间的数据信号传输；所述环形加热炉放置于坩埚外侧，平板加热炉放置于保温沉积板内部，两个热电偶分别放置于坩埚和保温沉积板内部，两个热电偶将采集到的温度信号传送到温度加热控制器，实现对坩埚和保温沉积板内部温度的反馈控制；打印开始后多轴运动控制器按照层面数据信息，控制X、Y、Z轴的直线运动、U、V轴的旋转运动和挤压杆的直线运动，脉冲信号发生器控制玻璃熔浆的挤出运动，协调各个运动逐层分区域将陶瓷浆体和玻璃熔丝打印沉积，完成陶瓷/玻璃复合结构零件的堆积成形。