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原文传递一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置和方法

专利名称：	一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置和方法
摘要：	本发明公开了一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置和方法，3D打印成型装置包括曝光装置、送料装置、成型台、浆料供给装置、浆料回收装置和控制装置；曝光装置固定在基座上，曝光装置上方固定有送料装置，送料装置上方固定有成型台；成型台两侧固定浆料供给装置以及浆料回收装置。本发明采用多料仓供料以及薄膜传送带输送浆料的方式保证粘稠的陶瓷光固化浆料的均匀铺设，能够实现不同陶瓷光固化材料的多层连续打印；浆料供给装置能够灵活控制打印过程中陶瓷光固化浆料的供给流量，保证浆料重涂覆的稳定性；浆料回收装置能够将不同种类浆料分类回收再利用，提高材料的利用率。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京理工大学
发明人：	廖文和;蒋书鑫;刘婷婷;张凯;熊志伟;邵篁
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T18:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T14:00:00+0805
申请号：	CN201911305702.X
公开号：	CN111002427A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	王磊
分类号：	B28B1/00;B33Y10/00;B33Y30/00;B;B28;B33;B28B;B33Y;B28B1;B33Y10;B33Y30;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y30/00
申请人地址：	210094 江苏省南京市孝陵卫街200号
主权项：	1.一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，包括曝光装置(1)、送料装置(2)、成型台(3)、浆料供给装置(4)、浆料回收装置(5)和控制装置；所述的曝光装置(1)，所述的曝光装置(1)固定在基座(11)上，所述的曝光装置(1)下方固定有UV光源(12)，所述UV光源(12)用于浆料的固化；所述的曝光装置(1)上方固定有送料装置(2)，所述送料装置(2)包含用于光固化过程的分离膜(23)，所述分离膜(23)绕在位于送料装置(2)两端的主动送料辊(21)和被动送料辊(22)上，驱动电机控制主动送料辊(21)转动实现浆料的输送；所述送料装置(2)上方固定有成型台(3)；所述成型台(3)两侧固定浆料供给装置(4)以及浆料回收装置(5)；所述浆料供给装置(4)包含陶瓷光固化浆料的浆料供给槽(45)，所述浆料供给装置(4)通过控制开关阀以及对应的蠕动泵实现所需浆料的供给；所述浆料回收装置(5)包含与供给储料槽对应的浆料回收槽(56)，通过开关阀实现特定浆料的回收；所述的控制装置与曝光装置(1)、送料装置(2)、浆料供给装置(4)、浆料回收装置(5)以及基板传动电机相连并控制他们的运作。 2.根据权利要求1所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述送料装置(2)包括主动送料辊(21)，被动送料辊(22)，离型膜(23)和张紧杆(24)；所述主动送料辊(21)、被动送料辊(22)和张紧杆(24)固定在基座(11)上，所述离型膜(23)在主动送料辊(21)带动下，经两个张紧杆(24)张紧在材料成型区(13)上方穿过。 3.根据权利要求2所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述成型台(3)上装有基板(31)，所述的基板(31)通过基板导向轨(32)与基板传动电机连接，基板(31)位于材料成型区(13)正上方，所述的基板传动电机能够带动基板(31)上下移动，使基板(31)压在材料成型区(13)上。 4.根据权利要求3所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述浆料供给装置(4)包括浆料A供给仓(41)，浆料B供给仓(42)，双通道换向阀(43)以及双通道蠕动泵(44)；所述浆料回收装置(5)包括单通道蠕动泵(51)，二位四通道换向阀(52)，浆料A回收罐(53)，浆料B回收罐(54)以及废料罐(55)；所述浆料A供给仓(41)和浆料B供给仓(42)，通过软管依次与双通道换向阀(43)和双通道蠕动泵(44)相连，再通过软管与位于材料成型区(13)上方的浆料供给槽(45)相连，所述浆料供给槽(45)左端固定浆料刮刀(46)，所述的浆料刮刀(46)与材料成型区(13)的上表面具有一个叠层式陶瓷材料分层厚度的距离，材料成型区(13)左上端装有浆料回收槽(56)，所述单通道蠕动泵(51)一端通过软管与浆料回收槽(56)相连，另一端通过软管与二位四通道换向阀(52)相连，所述二位四通道换向阀(52)的三个出口通过软管分别与浆料A回收罐(53)，浆料B回收罐(54)以及废料罐(55)相连，所述浆料A回收罐(53)，浆料B回收罐(54)分别与浆料A供给仓(41)，浆料B供给仓(42)连接。 5.根据权利要求4所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述的控制装置与UV光源(12)、主动送料辊(21)、浆料刮刀(46)、浆料供给装置(4)、浆料回收装置(5)以及基板传动电机相连并控制他们的运作。 6.根据权利要求5所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述的UV光源(12)亮度可调，所述的张紧杆(24)位置可调，所述的浆料刮刀(46)高度可调。 7.根据权利要求6所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述离型膜(23)紧贴材料成型区(13)上表面运动，浆料刮刀(46)控制离型膜(23)位于材料成型区(13)上表面时有一个叠层式陶瓷材料层厚的浆料，载有浆料的离型膜(23)经过浆料回收槽(56)时，多余的浆料会被全部回收至指定的浆料回收装置(5)。 8.根据权利要求7所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述叠层式陶瓷成型装置所使用的浆料不限于列出的A、B两种浆料，使用更多种类的浆料时，更换对应的泵以及换向阀，浆料回收槽(56)中的打印剩余浆料会被泵回对应的浆料供给仓中。 9.根据权利要求8所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置，其特征在于，所述的控制装置为计算机。 10.根据权利要求9所述的一种基于光固化技术的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型装置的叠层式陶瓷基复合材料3D打印成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在计算机上设计3D打印模型并转换成分层路径文件导入3D打印机；步骤二：在各浆料供给仓中注入特定的不同种类陶瓷基光敏树脂浆料；步骤三：计算机程序控制浆料刮刀(46)进行上下运动，使得刮刀下表面与材料成型区(13)上表面留有一个叠层式陶瓷材料的分层厚度，同时计算机程序控制浆料A供给仓(41)对应的双通道换向阀(43)阀门口打开，浆料A被泵送至浆料供给槽(45)中；步骤四：计算机程序控制主动送料辊(21)转动，带动载有浆料A的离型膜(23)经过材料成型区(13)，同时计算机程序控制浆料回收装置(5)的单通道蠕动泵(51)运作，同时计算机控制二位四通道换向阀(52)将对应的阀门口打开，将经过材料成型区(13)后多余的浆料A回收至浆料A回收罐(53)中；步骤五：计算机程序控制基板传动电机运作，基板(31)下降至材料成型区(13)，并与浆料A贴合，此时，主动送料辊(21)停止运动，同时，计算机程序控制UV光源(12)对浆料A进行曝光处理，使浆料A固化在基板(31)下表面。步骤六：计算机程序控制基板(31)上移，将固化后的叠层式陶瓷材料带离材料成型区(13)，同时，计算机程序控制主动送料辊(21)运动，将剩余的浆料回收至对应的浆料罐，至此完成了一层叠层式陶瓷材料分层的制备；步骤七：切换材料时，计算机程序控制浆料B供给仓(42)对应的阀门口打开，此时浆料B被蠕动泵泵送，依次经过浆料供给槽(45)，材料成型区(13)以及浆料回收槽(56)，此过程浆料B中会混有少量上一步骤残留的浆料A，计算机程序控制主动送料辊(21)持续工作一定时间，并且二位四通道换向阀(52)将对应废料罐(55)的阀门口打开，直至混有少量浆料A的浆料被完全回收至废料罐(55)后，计算机程序控制浆料B回收罐(54)对应的阀门口打开，重复步骤四至六，完成另一种材料的单层制备；步骤八：以下表面固化有叠层式陶瓷材料分层的基板(31)为基板整体，根据模型中材料的选用，重复步骤二至七中的若干步骤，直至基板(31)的下表面固化有若干叠层式陶瓷材料分层，完成叠层式陶瓷的制备。
所属类别：	发明专利