[发明专利]一种基于热固化粉末材料的3D打印成型装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于热固化的3D打印成型装置及方法，该3D打印成型装置包括成型腔、用于向成型腔分层铺粉进而形成粉层的铺粉系统、压电喷头打印执行系统和热固化执行系统，所述的压电喷头打印执行系统用于形成打印数据，并基于打印数据采用压电喷射的方式向粉层喷射粘结剂；所述的热固化执行系统用于对粉层内带有粘结剂的区域直接固化。因此，采用基于热固化的3D打印成型装置的3D打印成型方法能够防止粘接剂固化过程的渗透现象，进而避免影响成型零件的尺寸，其产能也较高，适用范围更广。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种基于热固化的3D打印成型装置及方法

背景技术

现有3D打印成型方式主要有：熔积成型法(FDM)、激光粉末烧结法(SLS)、光固化成型法(SLA)、三维打印黏结成型法(3DP)、分层实体制造法(LOM)。每种成型方法都对应各自的核心执行元件、材料、工艺。

在工业化生产上，三维打印黏结成型法(3DP)是较为普遍的，其核心部件是喷墨打印头，所用的材料一般分为2种，粉体和液体；粉体种类一般有1-2种，在混合机构混合后，由铺粉机构送至成型腔内；液体种类一般有1-2种，由一套供墨系统输送至喷头，根据打印数据由喷头喷射至粉体上，将粉体粘结成型。比如中国专利CN107599384A公开的一种高效3DP铺粉打印设备及其铺粉打印的方法，其中，高效3DP铺粉打印设备包括两个或两个以上沿X轴方向依次排布的打印平台，每个打印平台对应设置一个长方形的打印区域；各打印区域共用一个设置在各打印平台上方的铺粉装置和一个共用的打印头；铺粉装置的铺粉方向为与打印区域的排布方向一致的X轴方向，打印头的打印方向为与铺粉方向垂直的Y轴方向并且可沿X轴方向移动在各打印区域上方折回往返依次打印。

上述3DP铺粉打印设备虽然提高了打印效率，然而，三维打印黏结成型法所用的喷射液体一般为粘接剂，粘接剂在粉体中的固化过程存在渗透现象，渗透也会伴随外界温度的变化而变化，这会影响成型零件的尺寸。

激光粉末烧结法(SLS)的核心部件是激光单元(包含激光发生、传输、光学定位)，材料一般为各种金属粉体，由铺粉机构送至成型腔内，根据零件切片后制定的光学路径，将激光偏转到粉体的相应位置进行热熔。比如中国专利CN106003713B公开的一种SLS扫描方法及3D打印方法，该3D打印方法使用SLS加工工艺进行批量零件的3D打印，包括以下步骤：数据处理阶段：按照沿着螺旋线的走向由内而外依次分布的方式设定若干待打印零件的打印位置，并根据所设定的打印位置进行数据切片处理；扫描阶段：按照所述螺旋线的走向由内而外的顺序用激光扫描各打印位置，按顺序在各打印位置上进行不同零件同等层面的SLS烧结，通过沿所述螺旋线进行循环多次扫描以完成批量零件的打印。

激光粉末烧结法(SLS)能使小批量生产中所有零件的品质得到优化，但其产能较低，成型腔尺寸较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于热固化粉末材料的3D打印成型装置及方法，以解决三维打印黏结成型法(3DP)在粘接剂固化过程存在渗透现象而影响成型零件尺寸的问题，以及激光粉末烧结法(SLS)产能较低的问题。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

本发明涉及一种基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其包括成型腔和用于向成型腔分层铺粉进而形成粉层的铺粉系统，其还包括：

压电喷头打印执行系统，用于形成打印数据，并基于打印数据向粉层喷射粘结剂；

热固化执行系统，用于对粉层内带有粘结剂的区域直接固化。

优选地，所述的压电喷头打印执行系统包括：

建模单元，用于设定层高并根据设定的层高进行分层处理，获得打印数据；

电路单元，用于对打印数据进行解读，并将其转化为二进制数据，基于二进制数据向压电喷头发送控制信号；