CN106393563A - 一种3d复印设备 - Google Patents

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丁玉梅
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Abstract

本发明涉及一种3D复印设备，由顶出装置、调模装置、单元组合模具装置、合模装置、注射装置以及控制***等组成，所述的单元组合模具装置由动模底板、动模电磁铁***、动模四周固定板、动模单元模块、定模四周固定板、定模单元模块、定模电磁铁***和定模底板等组成，动模单元模块和定模单元模块可分别在动模电磁铁***和定模电磁铁***作用下线性移动；动模单元模块和定模单元模块结构一致，均由单元杆、永磁铁杆、石墨烯镀层组成，单元杆与永磁铁杆上下连接，单元杆***覆盖石墨烯镀层。本发明通过电磁铁***、手动调节方式及磁流体控制等形成型腔的自适应3D注射模具，将注塑机代入人们日常生活，进而实现桌面3D复印机快速精确高效复印3D制品。

Description

一种3D复印设备
技术领域
本发明属于高分子材料加工成型领域，尤其涉及一种三维快速复印成型技术及设备。
背景技术
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。近年来，3D打印技术发展迅速，特别是随着桌面3D打印机的发展，3D打印已经进入人们的日常生活。但是桌面3D打印机打印材料有限、打印精度不高、打印周期长。而注射成型机以模塑成型的方式实现3D制品的不断复制，成型速度快、成型精度高，但是由于模具制造困难、价格昂贵，使其很难进入大众生活并进行三维物品的个性化制造。
专利(专利号：CN 103294421 B)中提出通过3D扫描仪对3D实体近视实体扫描，然后进行3D模型重构及数据处理，最后用3D打印机进行三维打印，以实现3D实体的复印。本方法虽然能够实现三维物体复制，但是由于受限于3D打印机，其成型精度不高，成型周期较长。专利(专利号：CN 104960207A)中提出一种个性化口罩快速制造3D打印复印一体机，通过将模具单元化自动组装以适应不同的三维实体形状，然后通过吸塑成型3D个性化口罩。综上所述，只有实现模具的快速制造，打破一模一腔的传统限制，才能将注塑机像3D打印机一样，实现3D物品的快速复制并引入人们日常生活。
发明内容
为解决3D打印机打印材料有限、打印精度不高、打印周期长等问题，实现模具型腔的自适应性与3D实体的高效精确复制，本发明提出一种快速高效3D复印技术方法及设备。
本发明一种3D复印技术方法为，通过注塑机模具的微分单元化、再分配组合，形成适合所成型制品的模具，实现模具对三维实体的自适应匹配。具体方法为，对三维实体进行三维扫描或使用三维软件直接建模，然后通过计算机程序语言对三维模型进行单元化处理，进而控制模具各微分单元模块组合成所对应制品的模具型腔，然后通过注射成型的方式实现3D实体的快速高效复印。
为实现上述方法的技术方案为，一种3D复印设备，由顶出装置、调模装置、单元组合模具装置、合模装置、注射装置以及控制***等组成，单元组合模具装置位于合模装置的动模板和定模板之间，顶出装置和调模装置根据单元组合模具装置的顶出和调模需要设置，注射装置和合模装置并列设置，注射装置通过浇口向单元组合模具装置的模具型腔内供料。其中，单元组合模具装置由动模底板、动模电磁铁***、动模四周固定板、动模单元模块、定模四周固定板、定模单元模块、定模电磁铁***和定模底板等组成。动模单元模块和定模单元模块可分别在动模电磁铁***和定模电磁铁***作用下线性移动。动模单元模块和定模单元模块结构一致，均由单元杆、永磁铁杆、石墨烯镀层组成，单元杆与永磁铁杆上下连接，单元杆***覆盖石墨烯镀层。通过改变电磁铁中电流的方向可以实现与永磁铁杆的相吸与相斥，通过改变电磁铁中电流的大小可以实现与永磁铁杆末端距离的调节。单元组合模具装置通过计算机程序控制电磁铁中电流的大小与方向，使单元杆和永磁铁杆做精确移动，通过动模单元模块和定模单元模块的位置配合形成模具型腔与浇口，进而注射成型得到三维制品。
本发明一种3D复印设备，动模单元模块或定模单元模块可实现顶出装置的功能，在取出制品时，通过控制部分电磁铁中的电流，使合适位置处的单元杆和永磁铁杆做线性移动，顶出制品。
本发明一种3D复印设备，在每一个单元杆***覆盖石墨烯镀层，利用快变模温技术实现模具型腔不同位置局部温度的精确独立控制，包括升温与冷却。
为实现上述方法的另一种技术方案为，本发明一种3D复印技术设备可采用手动方式进行单元组合模具装置单元模块的组合，动定模结构一致，由底板、四周固定板、手动单元杆、手动定位环等组成。其中，手动定位环的厚度不一，配以多种尺寸；手动单元杆设置轴肩，通过在手动单元杆底部套上多个手动定位环以控制各个手动单元杆的位置，各个手动单元杆由四周固定板和底板进行固定。
为实现上述方法的另一种技术方案为，本发明一种3D复印设备的单元组合模具装置由动模底板、动模四周固定板、磁流体、描绘计、脉冲电极、定模四周固定板、定模底板等组成。在底板与四周固定板形成的开口型腔内填充磁流体。动模底板和定模底板是带有极性的永磁铁。通过计算机程序对输入的三维模型进行分析，控制各个描绘计所需脉冲电极的电压，即控制磁流体本身的参数，从而控制对应的磁流体外形，形成模具型腔及浇口，最后注射成型成制品。本方法可形成复杂型腔，成型复杂制品，适用于型腔压力较小的情况。
本发明的有益效果是：通过本发明的自适应3D注射模具，可以根据3D制品的形状自由定制相匹配的模具型腔，真正意义上实现模具型腔的多元化，降低模具的加工成本，将注塑机代入人们日常生活，实现桌面3D复印机快速精确高效复印3D制品。
附图说明
图1为本发明一种3D复印技术方法的***框架图；
图2为本发明一种3D复印技术设备的一种技术方案设备图；
图3为本发明一种3D复印技术设备的一种单元组合模具装置图；
图4为本发明一种3D复印技术设备的一种单元模块图；
图5为本发明一种3D复印技术设备的另一种单元组合模具半模装置图；
图6为本发明一种3D复印技术设备的另一种单元模块图；
图7为本发明一种3D复印技术设备的另一种单元组合模具装置图；
图8为本发明一种3D复印技术设备的磁流体工作原理图。
图中，1.顶出装置、2.调模装置、3.单元组合模具装置、4.合模装置、5.注射装置、6.控制***、7.动模电磁铁***、8.动模四周固定板、9.动模单元模块、10.模具型腔、11.定模四周固定板、12.定模单元模块、13.浇口、14.定模电磁铁***、15.石墨烯镀层、16.单元杆、17.永磁铁杆、18.手动单元杆、19.手动定位环、20.定模底板、21.动模底板、22.磁流体、23.描绘计、24.永磁铁、25.脉冲电极。
具体实施方式
本发明一种3D复印技术方法的***框架图如图1所示，通过注塑机模具的微分单元化、再分配组合形成适合所成型制品的模具，实现模具对三维实体的自适应匹配。具体方法为，对三维实体进行三维扫描或使用三维软件直接建模，然后通过计算机程序语言对三维模型进行单元化处理，进而控制模具各微分单元模块组合成所对应制品的模具型腔，然后通过注射成型的方式实现3D实体的快速高效复印。
为实现上述方法的技术方案为，本发明一种3D复印设备由顶出装置1、调模装置2、单元组合模具装置3、合模装置4、注射装置5以及控制***6等组成，组成之间的位置如图2所示。其中，单元组合模具装置3由动模底板21、动模电磁铁***7、动模四周固定板8、动模单元模块9、定模四周固定板11、定模单元模块12、定模电磁铁***14、定模底板20等组成，如图3所示。动模单元模块9和定模单元模块12可分别在动模电磁铁***7和定模电磁铁***14作用下线性移动。动模单元模块9和定模单元模块12结构一致，均由单元杆16、永磁铁杆17、石墨烯镀层15组成，单元杆16与永磁铁杆17上下连接，单元杆16***覆盖石墨烯镀层15。通过改变电磁铁中电流的方向可以实现与永磁铁杆17的相吸与相斥，通过改变电磁铁中电流的大小可以实现与永磁铁杆17末端距离的调节。单元组合模具装置3通过计算机程序控制电磁铁中电流的大小与方向，使单元杆16和永磁铁杆17做精确移动，通过动模单元模块9和定模单元模块12的位置配合形成模具型腔10与浇口13，进而注射成型得到三维制品。
本发明一种3D复印技术设备，动模单元模块9或定模单元模块12可实现顶出装置的功能，在取出制品时，通过控制部分电磁铁中的电流，使合适位置处的单元杆16和永磁铁杆17做线性移动，顶出制品。
本发明一种3D复印技术设备，在每一个单元杆16***覆盖石墨烯镀层15，如图4所示，利用快变模温技术实现模具型腔10不同位置局部温度的精确独立控制，包括升温与冷却。
为实现上述方法的另一种技术方案为，本发明一种3D复印技术设备可采用手动方式进行单元组合模具装置3单元模块的组合，动定模结构一致，由底板、四周固定板、手动单元杆18、手动定位环19等组成，见图5所示。其中，手动定位环19的厚度不一，配以多种尺寸；手动单元杆18设置轴肩，通过在手动单元杆18底部套上多个手动定位环19以控制各个手动单元杆18的位置，各个手动单元杆18由四周固定板和底板进行固定，见图6所示。
为实现上述方法的另一种技术方案为，本发明一种3D复印技术设备的单元组合模具装置3由动模底板21、动模四周固定板8、磁流体22、描绘计23、脉冲电极25、定模四周固定板11、定模底板20等组成，见图7所示。在底板与四周固定板形成的开口型腔内填充磁流体22。动模底板21和定模底板20是带有极性的永磁铁24。通过计算机程序对输入的三维模型进行分析，控制各个描绘计23所需脉冲电极25的电压，见图8所示，即控制磁流体本身的参数，从而控制对应的磁流体22外形，形成模具型腔10及浇口13，最后注射成型成制品。本方法可形成复杂型腔，成型复杂制品，适用于型腔压力较小的情况。
以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。

Claims (4)

1.一种3D复印设备，由顶出装置、调模装置、单元组合模具装置、合模装置、注射装置以及控制***等组成，单元组合模具装置位于合模装置的动模板和定模板之间，顶出装置和调模装置根据单元组合模具装置的顶出和调模需要设置，注射装置和合模装置并列设置，注射装置通过浇口向单元组合模具装置的模具型腔内供料，其特征在于：单元组合模具装置由动模底板、动模电磁铁***、动模四周固定板、动模单元模块、定模四周固定板、定模单元模块、定模电磁铁***和定模底板等组成，动模单元模块和定模单元模块可分别在动模电磁铁***和定模电磁铁***作用下线性移动；动模单元模块和定模单元模块结构一致，均由单元杆、永磁铁杆、石墨烯镀层组成，单元杆与永磁铁杆上下连接，单元杆***覆盖石墨烯镀层；单元组合模具装置通过计算机程序控制电磁铁中电流的大小与方向，使单元杆和永磁铁杆做精确移动，通过动模单元模块和定模单元模块的位置配合形成模具型腔与浇口，进而注射成型得到三维制品。
2.根据权利要求1所述的一种3D复印设备，其特征在于：通过控制部分电磁铁中的电流，使合适位置处的单元杆和永磁铁杆做线性移动，顶出制品。
3.根据权利要求1所述的一种3D复印设备，其特征在于：由动模底板、动模电磁铁***、动模四周固定板、动模单元模块、定模四周固定板、定模单元模块、定模电磁铁***和定模底板等组成的单元组合模具装置替换成采用手动方式进行单元组合模具装置单元模块的组合，动定模结构一致，由底板、四周固定板、手动单元杆、手动定位环等组成，其中，手动定位环的厚度配以多种尺寸；手动单元杆设置轴肩，通过在手动单元杆底部套上多个手动定位环以控制各个手动单元杆的位置，各个手动单元杆由四周固定板和底板进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种3D复印设备，其特征在于：由动模底板、动模电磁铁***、动模四周固定板、动模单元模块、定模四周固定板、定模单元模块、定模电磁铁***和定模底板等组成的单元组合模具装置替换成由动模底板、动模四周固定板、磁流体、描绘计、脉冲电极、定模四周固定板、定模底板等组成，在底板与四周固定板形成的开口型腔内填充磁流体，动模底板和定模底板是带有极性的永磁铁，通过计算机程序对输入的三维模型进行分析，控制各个描绘计所需脉冲电极的电压控制磁流体本身的参数，从而控制对应的磁流体外形，形成模具型腔及浇口，最后注射成型成制品。
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