彩色三維沙盤快速噴印機制造技術

本發明專利技術公開了一種利用壓電式噴頭和鋪粉機構組合而成的彩色三維沙盤快速噴印機，實現不同粉料材料三維成形和真彩著色功能，制作精細三維彩色結構件。其技術方案為：在三軸工作臺驅動下，鋪粉機構鋪設一定層高的粉料，高速噴印裝置按指定圖案掃描噴射彩色墨水、粘結劑或紫外線固化彩色墨水，由固化爐或紫外燈固化粉料，逐步成形三維彩色結構件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種自由成形系統，尤其涉及一種利用壓電式噴頭和鋪粉機構組合而成的彩色三維沙盤快速噴印機。
技術介紹
Wi^ S ￠) (Freeform Fabrication with Micro-droplet Jetting, FFMJ) ^ 基于加成制造法的一種新型成形方法，起源于20世紀80年代末出現的快速成形(Rapid Prototyping, RP)0快速成形能根據工件的CAD模型直接制作三維實體，而無需傳統的機床與工模具，因此曾經被譽為制造領域的一場革命。但是由于它可以采用的原材料有較大的限制，致使多數快速成形件的性能與實際工件的要求有較大的差別。為克服上述弊端，近年來出現了微滴噴射自由成形，這種方法可采用的原材料幾乎不受限制，從而為新材料的應用，特別是功能器件的制作創造了極為有利的條件。微噴自由成形利用精細噴頭噴射容積為微升至飛升的液滴(通常稱為墨滴)，此液滴沉積在基材上逐步形成二維或三維結構。其中，壓電式噴頭是噴墨打印機上十分先進而成熟的產品，其噴嘴直徑為微米級， 每個噴頭上的噴嘴數可達1000個以上，噴射液滴的自然分辨率可達到幾百dpi (每英寸長度上的液滴數)以上，噴射頻率可達幾十KHz，因此，只需將噴墨打印機通常用的墨水變更為自由成形所需的特殊“墨水”(例如陶瓷墨水、金屬墨水、聚合物墨水、細胞液等)，就能實現二維或三維的自由成形，高效率地制作精細的功能機電器件、功能陶瓷器件、功能梯度材料構件和功能生物醫學器件等。有鑒于此，本領域技術人員針對上述問題，提供了一種彩色三維沙盤快速噴印機。
技術實現思路
本專利技術提供了一種彩色三維沙盤快速噴印機，克服了現有技術的困難，可高效制作彩色結構件。本專利技術采用如下技術方案本專利技術提供了一種彩色三維沙盤快速噴印機，用于向工作臺鋪設一定厚度的粉料的鋪粉機構；用于向工作臺上已鋪設的粉料按一定圖案形狀和色彩噴射彩色墨水、粘結劑或噴射彩色紫外線固化墨水的高速噴印裝置；用于固化已完成鋪粉和墨水噴印的成形結構的紫外線燈固化機構； 用于驅動鋪粉機構、高速噴印裝置和紫外線燈機構，使之完成鋪粉、著色、固化功能的三軸聯動工作臺以及自動控制系統；所述高速噴印裝置包括若干個單色噴印裝置組成的噴頭陣列，設置在所述三軸聯動工作臺上方；所述鋪粉機構包括分別設置在所述高速噴印裝置兩側的左鋪粉輥、左送粉缸以及右鋪3粉輥、右送粉缸；所述紫外線燈固化機構包括分別設置在所述高速噴印裝置兩側與所述鋪粉機構之間的左紫外燈和右紫外燈；所述左鋪粉輥、右鋪粉輥、左紫外燈以及右紫外燈均沿垂直所述噴頭陣列的方向移動。優選地，所述單色噴印裝置包括恒溫超聲波震蕩墨瓶、供墨泵、恒液位墨盒、氣壓平衡裝置、噴頭、以及管道；所述恒溫超聲波震蕩墨瓶通過管道依次連接所述供墨泵、恒液位墨盒以及氣壓平衡裝置，所述恒液位墨盒以及所述恒溫超聲波震蕩墨瓶分別連接所述噴頭。優選地，所述單色噴印裝置還包括高精度過濾器，設置在所述供墨泵與所述恒液位墨盒之間的管道上。優選地，所述單色噴印裝置還包括噴頭自動清洗專用回路，設置在所述恒溫超聲波震蕩墨瓶與所述噴頭之間的管道上。優選地，所述單色噴印裝置還包括液位傳感器，設置在所述恒液位墨盒內。優選地，所述鋪粉機構的左送粉缸以及右送粉缸中分別設有攪拌裝置。優選地，所述單色噴印裝置是壓電式噴頭。優選地，所述高速噴印裝置的噴頭陣列與三軸工作臺中的水平二軸傳動連接。本專利技術的彩色三維沙盤快速噴印機的各機構結構及功能如下 鋪粉機構，用于向工作臺鋪設一定厚度的粉料；高速噴印裝置，用于向工作臺上已鋪設的粉料按一定圖案形狀和色彩噴射彩色墨水、 粘結劑或噴射彩色紫外線固化墨水；紫外線燈固化機構，用于固化已完成鋪粉和墨水噴印的成形結構； 可升降工作臺，用于驅動鋪粉機構、壓電式彩色噴頭陣列和紫外線燈機構，使之完成鋪粉、著色、固化功能；自動控制系統，用于對鋪粉機構、噴印系統、紫外固化機構、可升降工作臺實施全自動精確控制。鋪粉機構，進一步包括鋪粉輥，由減速電機、粉斗、攪拌器、定量器、刮粉輥、高度調節器和清除器等組成； 送粉缸，由鏈輪、鏈條、角板、斜導板和儲粉盒等組成； 高速噴印裝置，進一步包括彩色噴頭陣列，由若干工業壓電式噴頭排列而成的噴頭陣列固定在噴印機的橫掃描運動軸上；供墨系統，進一步包括恒溫超聲波震蕩墨瓶，用于存儲和加熱墨水，并使其定期震蕩，避免墨水中的顆粒物質沉降、團聚；供墨泵，用于抽取墨瓶中的墨水并將其輸送至墨盒； 高精度過濾器，用于過濾墨水中的較大顆粒和雜質；恒液位墨盒，用于存儲定量的墨水，并使其中的墨水液面相對噴嘴的高度保持恒定，不斷供應噴頭所需墨水；噴頭專用清洗回路，通過供墨泵和控制閥的作用，排除供墨管和噴頭中殘存的雜質和4氣泡；紫外線燈固化機構，進一步包括驅動電源，用于驅動紫外燈發射一定頻譜范圍的紫外光線； 紫外燈管，用于產生一定頻譜范圍的紫外光線； 可升降工作臺，進一步包括可升降工作臺面，能在步進電機的驅動下，沿Z向往復運動，用于支撐正在逐層成形的三維結構件，并在每層成形完畢后，按照設定的層厚下降一層的高度；V軸，彩色噴頭陣列在高速噴印裝置的驅動下能沿V軸向往復運動，按照結構件每層圖形輪廓的要求，向下方鋪設的粉層及噴射墨水、粘結劑或紫外線固化彩色墨水。自動控制系統，用于對鋪粉機構、高速噴印裝置、紫外固化機構、三軸聯動工作臺實施全自動精確控制。由于采用了上述技術，與現有技術相比，本專利技術具有如下優點本專利技術的彩色三維沙盤快速噴印機，可同時實現不同粉料材料三維成形和真彩著色功能，制作精細三維彩色結構件。相對于現有技術，本專利技術一次性完成三維成形，彩色著色，以及固化等功能，大幅縮短該類三維產品的制作周期和制作質量。以下結合附圖及實施例進一步說明本專利技術。附圖說明圖1是本專利技術的彩色三維沙盤快速噴印機的實施例原理圖； 圖2是根據本專利技術實施例的高速噴印裝置的供墨系統原理圖。具體實施例方式下面通過圖1至2來介紹本專利技術的具體實施例。如圖1和2所示，本專利技術提供了一種彩色三維沙盤快速噴印機，包括用于向工作臺鋪設一定厚度的粉料的鋪粉機構101 ；用于向工作臺上已鋪設的粉料按一定圖案形狀和色彩噴射彩色墨水、粘結劑或噴射彩色紫外線固化墨水的高速噴印裝置102 ；用于固化已完成鋪粉和墨水噴印的成形結構的紫外線燈固化機構103 ；用于驅動鋪粉機構、高速噴印裝置和紫外線燈機構，使之完成鋪粉、著色、固化功能的三軸聯動工作臺111以及自動控制系統；所述高速噴印裝置102包括若干個單色噴印裝置200組成的噴頭陣列108，設置在所述三軸聯動工作臺111上方；所述鋪粉機構101包括分別設置在所述高速噴印裝置102兩側的左鋪粉輥106、左送粉缸105以及右鋪粉輥107、右送粉缸104 ；所述紫外線燈固化機構 103包括分別設置在所述高速噴印裝置102兩側與所述鋪粉機構101之間的左紫外燈109 和右紫外燈110 ；所述左鋪粉輥106、右鋪粉輥107、左紫外燈109以及右紫外燈110均沿垂直所述噴頭陣列108的方向移動。所述單色噴印裝置200包括恒溫超聲波震蕩墨瓶201、供墨泵202、恒液位墨盒 204、氣壓平衡裝置205、噴頭206、以及管道208 ；所述恒溫超聲波震蕩墨瓶201通過管道 208依次連接所述供墨泵202、恒液位墨盒204以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種彩色三維沙盤快速噴印機，其特征在于：包括用于向工作臺鋪設一定厚度的粉料的鋪粉機構（１０１）；用于向工作臺上已鋪設的粉料按一定圖案形狀和色彩噴射彩色墨水、粘結劑或噴射彩色紫外線固化墨水的高速噴印裝置（１０２）；用于固化已完成鋪粉和墨水噴印的成形結構的紫外線燈固化機構（１０３）；用于驅動鋪粉機構、高速噴印裝置和紫外線燈機構，使之完成鋪粉、著色、固化功能的三軸聯動工作臺（１１１）以及自動控制系統；所述高速噴印裝置（１０２）包括若干個單色噴印裝置（２００）組成的噴頭陣列（１０８），設置在所述三軸聯動工作臺（１１１）上方；所述鋪粉機構（１０１）包括分別設置在所述高速噴印裝置（１０２）兩側的左鋪粉輥（１０６）、左送粉缸（１０５）以及右鋪粉輥（１０７）、右送粉缸（１０４）；所述紫外線燈固化機構（１０３）包括分別設置在所述高速噴印裝置（１０２）兩側與所述鋪粉機構（１０１）之間的左紫外燈（１０９）和右紫外燈（１１０）；所述左鋪粉輥（１０６）、右鋪粉輥（１０７）、左紫外燈（１０９）以及右紫外燈（１１０）均沿垂直所述噴頭陣列（１０８）的方向移動。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王運贛，文成，牧青，李寶，繆育博，黃哲赟，王宣，
申請(專利權)人：江蘇銳畢利實業有限公司，上海富奇凡機電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：32