CN203650992U - 3d打印*** - Google Patents

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潘革波
刘文广
肖燕
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Abstract

本申请公开了一种3D打印***，包括：工作台；墨盒，储存有固化材料；喷头；驱动泵，将墨盒内的固化材料输送至喷头；高压发生器，连接于所述喷头，并使得喷出的固化材料带有电荷。本实用新型在喷头处连接高压发生器使液滴带有正电荷，在电场作用下液滴发生劈裂，使液滴的体积变小，3D喷墨打印***的分辨率得以提高；将喷墨液滴置于电场之中，为液滴提供了除重力外的另一驱动力，使液滴的滴落轨迹更加准确，而且可以使更大粘度的液体材料也得以从喷头喷出。

Description

3D打印***
技术领域
本申请属于3D打印领域，特别是涉及一种设有高压发生器的3D打印***。
背景技术
3D打印技术是一种以数字技术为基础，通过软件为目标实物建立数字模型，并将模型分成一系列2D的打印切片，依靠数控成型***逐层打印成型，最终累积成实物的制造技术。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行加工制造不同，3D打印制造技术不需要复杂的工艺和繁多的设备就可以制造出任意构型的产品，可以减少模具损耗，避免人为失误，降低生产成本和劳动强度。因此近年来3D制造技术受到了人们的广泛关注。
目前的3D制造技术主要有：(1) 熔融沉积成型技术(FDM)，将热熔性原材料加热融化，从喷头连续挤出，挤出部分的材料冷却固化，与前面的材料熔结在一起形成实物，理论上该技术可以打印所有的热塑性塑料和金属，但由于金属材料的熔点一般都很高，从3D打印设备自身耐热性和成本考虑，FDM目前主要作为塑料材料的成型技术。(2) 选择性激光烧结技术(SLS)，将粉末状材料平铺在工作台上并刮平，用高强度的激光器在刚铺的粉末层上扫描出零件截面，材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，降低工作台，重复铺粉和烧结的过程，累积出实物，高强度的激光发生器是基于SLS技术的3D打印设备必要的组成部分，造成了这些设备都比较昂贵。(3) 喷墨技术，一种是德国Voxeljet公司采用的类似SLS的生产方式，在工作台上平铺材料粉末，从喷嘴喷洒出胶粘剂液滴覆盖零件截面，将粉末材料吸附固化在一起；另一种是以色列Objet公司(现已被美国Stratasys公司并购)的Polyjet技术，该技术是直接将液体状的感光聚合材料从喷嘴一层一层地喷射到构建托盘上，每一层感光聚合材料在被喷射后立即用紫外线光进行固化，直至部件制作完成。
喷墨技术与前面两种技术相比设备简单，可以直接使用现有的2D喷墨打印机喷头及主要传动部件；能耗低，室温下就可以使胶粘剂或者感光材料固化成型。但是喷墨技术的发展也受到一些因素的制约，比如液体材料的粘度大容易堵塞喷嘴造成设备损耗，而且粘度大的液体在喷嘴处形成的液滴体积也较大，图案分辨率降低，另外高粘度的胶粘剂也不容易渗透平铺的粉末层；而液滴粘度太小，滴落后铺展的形状不容易控制，实物结构松垮。液滴体积对喷墨打印的实物也有影响，液滴体积越大，精密度越差，实物越粗糙；反之，液滴体积越小，打印机分辨率越高，实物越细致，但是打印速度却越慢，目前3D喷墨打印设备的分辨率大多是600dpi，“墨滴”直径在几十个微米左右，仍不能满足高精密加工的需求。此外，传统的喷墨技术仅靠重力控制墨滴的滴落，空气流动、界面浸润性等外界因素都会影响截面图***度，对实物性能造成不可预计的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的提供一种3D打印***，解决现有技术中图案分辨率低、打印速度慢的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
本实用新型公开了一种3D打印***，包括：
工作台；
墨盒，储存有固化材料；
喷头；
驱动泵，将墨盒内的固化材料输送至喷头；
高压发生器，连接于所述喷头，并使得喷出的固化材料带有电荷。
优选的，在上述的3D打印***中，所述高压发生器的工作电压大于0kV，小于等于60kV。
优选的，在上述的3D打印***中，所述固化材料为胶粘剂。
优选的，在上述的3D打印***中，所述所述3D打印***还包括伺服机构，所述伺服机构连接于所述工作台并控制工作台三维运动，所述工作台上方还设有铺粉辊。。
优选的，在上述的3D打印***中，所述固化材料为液态的感光材料，所述3D打印***还包括引起所述感光材料光固化的紫外光发生器。
优选的，在上述的3D打印***中，所述3D打印***还包括伺服机构，所述伺服机构连接于所述喷头并控制喷头三维运动。
优选的，在上述的3D打印***中，所述3D打印***还包括驱动所述带有电荷的固化材料向下运动的电场***。
优选的，在上述的3D打印***中，所述固化材料带有正电荷，所述工作台接地。
优选的，在上述的3D打印***中，所述3D打印***还包括用以确定所述喷头相对于工作台水平和垂直位置的定位***。
优选的，在上述的3D打印***中，所述3D打印***还包括控制器，所述控制器连接于所述驱动泵。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在喷头处连接高压发生器使液滴带有正电荷，在电场作用下液滴发生劈裂，使液滴的体积变小，3D喷墨打印***的分辨率得以提高；将喷墨液滴置于电场之中，为液滴提供了除重力外的另一驱动力，使液滴的滴落轨迹更加准确，而且可以使更大粘度的液体材料也得以从喷头喷出。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本实用新型第一实施例中3D打印***的结构示意图；
图2所示为本实用新型第二实施例中3D打印***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
参图1所示，在本实用新型第一实施例中，3D打印***包括墨盒11、驱动泵12、喷头13、高压发生器14、工作台15、铺粉辊16、控制器以及定位***。
墨盒11用以存储3D喷墨打印所需的胶粘剂。胶粘剂是用醋酸丁酯调节的丙烯酸酯胶粘剂，粘度在0.4~0.5 Pa●s之间。
墨盒11和驱动泵12之间连接有连接管17，驱动泵12用于向喷头13输送墨盒11中存储的胶粘剂。
可调的高压发生器14与喷头13连接，使得喷出的胶粘剂液滴带有正电荷。可调的高压发生器14的工作电压范围为+12kV~+15kV。
胶粘剂的大小是通过控制驱动泵的流量和高压发生器的电压来控制的。
铺粉辊16用于在工作台15上平铺粉末原材料。原材料为粒径约为80~150nm的纳米ZnO粉末。
工作台15在伺服机构的作用下可实现三维运动，工作台15的表面用于铺放实物成型所需的粉末状原材料，并通过导线与地相连。
喷头13和工作台15之间的距离大约是10~15cm。
定位***用于确定喷头13相对于工作台15的水平和垂直位置。
控制器用于控制驱动泵12的流量和伺服机构的运转。
控制器可以包括微处理器（MCU），该MCU可以包括中央处理单元（Central Processing Unit, CPU）、只读存储模块（read-only memory, ROM）、随机存储模块（random  access memory, RAM）、定时模块、数字模拟转换模块（A/D converter）、以及复数输入/输出埠。当然，控制器也可以采用其它形式的集成电路，如：特定用途集成电路（Application Specific Integrated Circuit ，ASIC）或现场可程序化门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）等。
实施例2
参图2所示，在本实用新型第二实施例中，3D打印***包括墨盒21、驱动泵22、喷头23、高压发生器24、工作台25、紫外光发生器26、控制器以及定位***。
墨盒21用以存储3D喷墨打印所需的液态感光材料，液态感光材料为用丙酮调节环氧类感光材料，其粘度在0.65~0.7之间。
墨盒21和驱动泵22之间连接有连接管27，驱动泵22用于向喷头23输送墨盒21中存储的液态感光材料。
喷头23与伺服机构相连，该伺服机构控制喷头23三维运动。
可调的高压发生器24与喷头23连接，使得喷出的感光材料液滴带有正电荷。可调的高压发生器14的工作电压范围为+10kV~+13kV。
液体感光材料液滴的大小是通过控制驱动泵的流量和高压发生器的电压来控制的。
紫外光发生器26用于引发感光材料的光固化反应.
工作台25的表面用于承载喷头喷洒的感光材料以及固化的实物，并通过导线与地相连。
喷头13和三维工作台15之间的距离大约是10~12cm。
定位***用于确定喷头23相对于工作台25的水平和垂直位置。
控制器用于控制驱动泵22的流量和伺服机构的运转。
控制器可以包括微处理器（MCU），该MCU可以包括中央处理单元（Central Processing Unit, CPU）、只读存储模块（read-only memory, ROM）、随机存储模块（random  access memory, RAM）、定时模块、数字模拟转换模块（A/D converter）、以及复数输入/输出埠。当然，控制器也可以采用其它形式的集成电路，如：特定用途集成电路（Application Specific Integrated Circuit ，ASIC）或现场可程序化门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）等。
易于想到的是，为了对喷出的液滴施加向下的电场力，液滴也可以带负电荷，只要改变外部电场方向即可。
综上所述，在喷头处连接高压发生器使液滴带有正电荷，在电场作用下液滴发生劈裂，使液滴的体积变小，3D喷墨打印***的分辨率得以提高；将喷墨液滴置于电场之中，为液滴提供了除重力外的另一驱动力，使液滴的滴落轨迹更加准确，而且可以使更大粘度的液体材料也得以从喷头喷出。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印***，其特征在于，包括：
工作台；
墨盒，储存有固化材料；
喷头；
驱动泵，将墨盒内的固化材料输送至喷头；
高压发生器，连接于所述喷头，并使得喷出的固化材料带有电荷。
2.根据权利要求1所述的3D打印***，其特征在于：所述高压发生器的工作电压大于0kV，小于等于60kV。
3.根据权利要求1所述的3D打印***，其特征在于：所述固化材料为胶粘剂。
4.根据权利要求3所述的3D打印***，其特征在于：所述所述3D打印***还包括伺服机构，所述伺服机构连接于所述工作台并控制工作台三维运动，所述工作台上方还设有铺粉辊。
5.根据权利要求1所述的3D打印***，其特征在于：所述固化材料为液态的感光材料，所述3D打印***还包括引起所述感光材料光固化的紫外光发生器。
6.根据权利要求5所述的3D打印***，其特征在于：所述3D打印***还包括伺服机构，所述伺服机构连接于所述喷头并控制喷头三维运动。
7.根据权利要求1所述的3D打印***，其特征在于：所述3D打印***还包括驱动所述带有电荷的固化材料向下运动的电场***。
8.根据权利要求7所述的3D打印***，其特征在于：所述固化材料带有正电荷，所述工作台接地。
9.根据权利要求1所述的3D打印***，其特征在于：所述3D打印***还包括用以确定所述喷头相对于工作台水平和垂直位置的定位***。
10.根据权利要求1所述的3D打印***，其特征在于：所述3D打印***还包括控制器，所述控制器连接于所述驱动泵。
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