三维打印机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三维打印机。三维打印机包括框架、打印平台、第一打印头、第二打印头和加热装置，第一打印头用于装载粉末材料并把粉末材料喷涂在打印平台上；第二打印头用于装载粘结剂并把粘结剂喷涂在打印平台上的粉末材料上，粘结剂用于粉末材料的初步固化；加热装置用于对打印平台上的粉末材料的二次固化。这种3D打印机相比于FDM类型的3D打印机而言，打印效率显著提高，层与层之间的粘结关系更加牢固而不易发生分离；且相比于SLM类型的3D打印机而言，其消耗的能源更少，降低打印成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及三维成型领域，具体地说，是涉及一种采用粉末材料进行三维物体成型的三维打印机。
技术介绍
三维（3D）快速成型，也被称为增材制造，基本原理是通过打印或铺设连续的材料层来产生三维物体。三维快速成型设备或三维打印机通过转换物体的三维计算机模型并产生一系列截面切片来工作，然后，打印每个切片，一个在另一个的顶部上，从而产生最终的三维物体。三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（Stereolithography,SLA)、分层实体制造（Laminatedobjectmanufacturing,LOM)、选择性激光熔化（SelectivelaserMelting,SLM)、熔融沉积成型（Fuseddepositionmodeling,FDM)。目前，市面上FDM类型的3D打印最为常见，这种类型的3D打印机的生产成本较低，且打印的操作较为便利，初学者容易掌握。其主要原理是将线状丝材如PLA等通过高温喷嘴熔融，然后利用后续线材的连续挤压，将熔融状的材料通过喷嘴出口挤出，然后熔融状材料层层堆积产生三维物体，例如在申请号为CN201410827191.9、CN201510054483.8和CN201510313735.4的中国专利技术专利申请文件中记载了FDM类型的三维打印机及其工作原理。由于上述3D打印机采用丝料熔融后分层累积的方法，打印成型时间一般较长，并且，由于成型材料的层与层之间仅是通过熔融状的材料黏结后冷却连接在一起的，而当层与层之间的材料温度不同时，就会造成层与层之间的粘接关系不牢固，造成成型物体的强度也较低。甚至，当三维成型物体在放置一段时间之后，层与层之间会出现分开的现象。另外，利用粉末激光烧结成型的SLM类型的3D打印也是一种重要的机型，其基本原理是用粉末材料在打印平台上铺设一层后用激光选择性烧结，然后用粉末材料再铺设下一层，再激光烧结一次，循环上述步骤后可得到三维立体实物。但是激光烧结的方式需要耗费大量的能源才能使得粉末高温熔化成型，并且这种3D打印设备需要非常专业的维护，消耗的成本极大。例如申请号为201420377082.7的中国技术专利申请公开了一种金属粉末激光烧结三维打印机，通过铺粉辊完成打印平台上的铺粉工作，之后再进行选择性激光烧结，这种打印机不仅铺粉工作的效率不高，而且激光烧结的过程需要耗费大量能源且也会降低工作效率。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种通过粉末材料成型的三维打印机。本技术提供的三维打印机包括框架、打印平台，打印平台设置在框架上；三维打印机还包括第一打印头、第二打印头和加热装置，第一打印头用于装载粉末材料并把粉末材料喷涂在打印平台上；第二打印头用于装载粘结剂并把粘结剂喷涂在打印平台上的粉末材料上，粘结剂用于粉末材料的初步固化；加热装置用于对打印平台上的粉末材料的二次固化。由上述方案可见，通过第一打印头在打印平台上喷涂粉末材料，使用第二打印头喷涂的粘结剂对粉末材料进行初步固化，当三维物体的整体打印完成之后，通过加热装置的加热作用即可完成三维物体的二次固化而成型。这种3D打印机相比于FDM类型的3D打印机而言，打印效率显著提高，层与层之间的粘结关系更加牢固而不易发生分离；且相比于SLM类型的3D打印机而言，其消耗的能源更少，降低打印成本。一个优选的方案是，粉末材料为金属粉末；或者粉末材料由金属粉末和石蜡粉末组成；或者粉末材料由金属粉末和液体石蜡组成；或者粉末材料由金属粉末和树脂粉末组成；或者粉末材料由低密度聚乙烯粉末和石蜡粉末组成。由上述方案可见，当粉末材料中含有石蜡粉末、树脂粉末时，由于石蜡粉末、树脂粉末本身就是粘结剂，因此它们能够增强对金属粉末等成型材料的初步固化效果，使成型后的三维物体的强度更高。进一步优选的方案是，按重量比:粉末材料包括90%的金属粉末和10%的石蜡粉末；或者粉末材料包括90%的金属粉末和10%的石蜡液体；或者粉末材料包括50%的石蜡粉末和50%的低密度聚乙烯粉末。由上述方案可见，经过对不同比例的粉末材料的试验后，发现上述比例的粉末材料是较为优化的实施例，其可以进一步增强成型粉末材料的粘结效果。一个优选的方案是，加热装置的加热温度覆盖初步加热区间和高温加热区间，初步加热区间为100℃至200℃，高温加热区间为800℃至2000℃；第一打印头与第二打印头以邻接方式布置；第一打印头包括装粉口、储粉仓和打印喷嘴，储粉仓的内部设置有可旋转的螺杆，打印喷嘴设置在储粉仓的下游端，装粉口设置在储粉仓的上游端。由上述方案可见，当粘结剂喷涂在粉末材料上之后可以在常温下完成对粉末材料的初步固化，当对粘结剂进行温度加热之后，例如采用优化的初步加热区间100℃至200℃对粘结剂进行加热，则粘结剂对粉末材料的固化作用更强。在打印平台上喷涂粉末材料时，第一打印头和第二打印头以邻接方式布置的主要优点是，能够实现一边喷涂粉末材料，一边喷涂粘结剂的技术效果，打印效率相应提高。本技术提供的三维打印机的成型方法，包括以下步骤:首先，在三维打印机的打印平台上喷涂粉末材料；然后，在粉末材料上喷涂粘结剂，粘结剂对打印平台上的粉末材料初步固化；接着，粉末材料在打印平台上逐层堆积后形成三维物体初品；最后，把三维物体初品在800℃至2000℃的环境下二次固化形成三维物体成品。由上述方案可见，在打印平台上喷涂粉末材料，使用粘结剂对粉末材料进行粘结的初步固化，粉末材料能够初步成型，当三维物体的整体打印完成之后，通过加热装置的加热作用即可完成三维物体的二次固化成型。相比于FDM类型的3D打印方法，效率显著提高，层与层之间的粘结关系更加牢固而不易发生分离；相比于SLM类型的3D打印方法，其消耗的能源减少，降低打印成本。一个优选的方案是，在初步固化的步骤中，使打印平台上的粉末材料和粘结剂置于100℃至200℃的环境下。由上述方案可见，当粘结剂喷涂在粉末材料上之后可以在常温下完成对粉末材料的初步固化，当对粘结剂进行温度加热之后，例如采用优化的加热区间100℃至200℃对粘结剂进行加热，则粘结剂对粉末材料的固化作用更强。一个优选的方案是，粉末材料为金属粉末；或者粉末材料包括金属粉末和石蜡粉末；或者粉末材料包括金属粉末和液体石蜡；或者粉末材料包括金属粉末和树脂粉末；或者粉末材料包括低密度聚乙烯粉末和石蜡粉末。由上述方案可见，当粉末材料中含有石蜡粉末、树脂粉末等粘结剂的时候，粘结剂能够增强对金属粉末等成型材料的固化效果，使成型后的三维物体的强度更高。进一步优选的方案是，粉末材料包括90%的金属粉末和10%的石蜡粉末；或者粉末材料包括90%的金属粉末和10%的石蜡液体；或者粉末材料包括50%的石蜡粉末和50%的低密度聚乙烯粉末。由上述方案可见，经过对不同比例的粉末材料的试验后，发现上述比例的粉末材料是较为优化的实施例，其可以进一步增强成型粉末材料的粘结效果。一个优选的方案是，采用螺杆送粉的方式把粉末材料喷涂在打印平台上；在打印平台上喷涂一层粉末材料之后再喷涂粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维打印机, 包括：框架；打印平台，所述打印平台设置在所述框架上；其特征在于：所述三维打印机还包括：第一打印头，所述第一打印头用于装载粉末材料并把所述粉末材料喷涂在所述打印平台上；第二打印头，所述第二打印头用于装载粘结剂并把所述粘结剂喷涂在所述打印平台上的粉末材料上，所述粘结剂用于粉末材料的初步固化；加热装置，所述加热装置用于对所述打印平台上的粉末材料的二次固化。

【技术特征摘要】
1.三维打印机,包括：
框架；
打印平台，所述打印平台设置在所述框架上；
其特征在于：
所述三维打印机还包括：
第一打印头，所述第一打印头用于装载粉末材料并把所述粉末材料喷涂在所述打印平台上；
第二打印头，所述第二打印头用于装载粘结剂并把所述粘结剂喷涂在所述打印平台上的粉末材料上，所述粘结剂用于粉末材料的初步固化；
加热装置，所述加热装置用于对所述打印平台上的粉末材料的二次固化。
2.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：所述粉末材料为金属粉末。
3.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：所述粉末材料包括金属粉末和石蜡粉末。
4.根据权利要求3所述的三维打印机，其特征在于：按重量比:所述粉末材料包括90%的金属粉末和10%的石蜡粉末。
5.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：所述粉末材料包括金属粉末和液体石蜡。
6.根据权利要求5所述的三维打印机...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏健强，何永刚，
申请(专利权)人：珠海天威飞马打印耗材有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44