一种3D打印成型装置及其成型方法与流程

本发明涉及一种利用磁点吸付及粘合剂进行3d打印制造的方法，属于3d打印成型技术领域。

背景技术：

3d打印原型最早可以追溯到1976年喷墨打印机的发明，直至查尔斯胡尔于1984年将光学技术应用于快速成型领域，3d打印的帷幕被正式拉开。在这之后许多相关3d打印技术井喷而出，按照3d打印技术的特点，3d打印技术可分为选择性激光熔化成型、选择性激光烧结成型、激光直接烧结技术、电子束熔化技术、熔融沉积式成型、选择性热烧结、立体平板印刷、数字光处理、三维打印技术、及细胞绘图打印等。3d打印技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（aec），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在蓬勃发展。但是现有的3d打印技术还不够完善，不同类型的3d打印技术依然存在问题：例如常用的3d打印技术速度普遍较慢，而数字光处理技术打印速度较快，但是却只能打印光敏树脂类材质。熔融沉积式技术成型目前皆不可打印金属模型，而可以打印金属类模型的选择性激光熔化成型技术的设备制造及技术门槛高。

因此，为了提高打印速度及保证精度，目前通常采用提高设备运行速度的方法来解决。但目前常用的层积式3d打印技术均存在速度与精度的矛盾，速度快则精度低，速度低则精度高，导致速度不能提升过快。就此亟须对现有技术进行创新设计，以求保证精度及扩大使用材料种类的前提下提升3d打印速度。

技术实现要素：

本发明专利要解决的技术问题是：提供一种3d打印成型装置及其成型方法，以解决现有技术速度快则精度低，速度低则精度高，导致速度不能提升过快的问题。

为达到上述目的，本发明专利的技术方案是：

一种3d打印成型装置，包括上料辊装置，磁点成型板，覆胶辊装置，层积底板，固定底座，控制系统，磁点成型板升降机构和层积底板升降机构，所述固定底座上固定连接层积底板升降机构，所述磁点成型板的磁性区域由控制系统控制其带磁或失去磁性，层积底板设置在所述磁点成型板的下方，所述上料辊装置和覆胶辊装置与所述磁点成型板同在磁点成型板升降机构上与其机械连接，所述层积底板由层积底板升降机构驱动，所述上料辊装置、覆胶辊装置、均由电机驱动、磁点成型板升降机构和层积底板升降机构均由电机驱动。

优选的，所述磁点成型板上的磁点排布可以据模型截面轮廓线特点及精度要求选择不同的排列组合及单位面积内的磁点密度，磁点排布形式可分为矩形整列分布和固定排列分布。

优选的，所述打印材料为多成分混合粉体。

上述的3d打印成型装置的成型方法，包括如下步骤：

步骤一：将需要打印的模型经过专业模型软件分层处理后输入到控制系统中，设备据数据自动设定磁点成型板的磁性区域，并控制该区域带磁，通过上料辊装置将含有磁性原料的打印材料刷在磁点成型板上，磁性区域可吸附0.03-0.05mm厚度的打印材料；

步骤二：电机驱动覆胶辊装置往层积底板上涂覆粘接材料，再由电机控制将带有打印材料的磁点成型板与层积底板压合，随后控制系统控制磁点成型板的磁性区域失去磁性，将成型好的打印材料留在层积底板上，成型的打印材料称为单层模型截面；

步骤三：磁点成型板上升到安全高度后，重复步骤一和步骤二的操作，直至完成模型的打印成型过程。

本发明的工作原理在于，步骤一中通过控制系统来设定磁点成型板的磁性区域，具体以实际模型截面的轮廓线分布，在控制软件中分解为在磁点成型板上相对应的连续性坐标点信息，随后输入到磁点成型板上，以控制对应坐标点的电磁点产生磁性，相应的该坐标信息的磁点会产生磁性，没有坐标信息输入的磁点则没有磁性。

由以上技术方案可知，本发明的优点是：

1、本发明打印过程相对于传统层积式3d打印技术以点成线，线成面的成型过程而言，本发明技术直接成型模型截面，一层一层的粘接，打印速度提升显著，本发明技术模型成型时间只取决于模型高度，且同时不影响打印精度。

2、本发明技术的成型方式与数字光投影方式相仿，因而打印速度同数字光投影3d打印技术相同，但比数字光投影3d打印技术所使用的材料种类广泛，且直接粉体形成固体，没有数字光投影3d打印技术繁杂的树脂清洗及固化过程；

3、本发明相对于立体平板印刷3d打印技术而言，不需要过多原材料做支撑，不用配备大量材料，材料利用率高，可以有效减少工作设备的结构大小。

附图说明

图1为本发明装置的主视图；

图2为本发明装置的左视图；

图3为本发明成型方法步骤流程图；

图4为本发明磁点在磁点成型板的分布示意图；

图5为本发明磁点成型板工作原理示意图；

图6为本发明磁点成型板不同类型的磁点分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-6进一步说明本发明专利，应理解该实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。

一种3d打印成型装置，包括上料辊装置，磁点成型板，覆胶辊装置，层积底板，固定底座，控制系统，磁点成型板升降机构和层积底板升降机构，所述固定底座上固定连接层积底板升降机构，所述磁点成型板的磁性区域由控制系统控制其带磁或失去磁性，层积底板设置在所述磁点成型板的下方，所述上料辊装置和覆胶辊装置与所述磁点成型板同在磁点成型板升降机构上与其机械连接，所述层积底板由层积底板升降机构驱动，所述上料辊装置、覆胶辊装置、均由电机驱动、磁点成型板升降机构和层积底板升降机构均由电机驱动。

优选的，所述磁点成型板上的磁点排布可以据模型截面轮廓线特点及精度要求选择不同的排列组合及单位面积内的磁点密度，磁点排布形式可分为矩形整列分布和固定排列分布。

优选的，所述打印材料为多成分混合粉体。

本技术中的磁点也称为微型电磁点。

上述的3d打印成型装置的成型方法，包括如下步骤：

步骤一：将需要打印的模型经过专业模型软件分层处理后输入到控制系统中，设备据数据自动设定磁点成型板的磁性区域，并控制该区域带磁，通过上料辊装置将含有磁性原料的打印材料刷在磁点成型板上，磁性区域可吸附0.03-0.05mm厚度的打印材料；

步骤二：电机驱动覆胶装置辊往层积底板上涂覆粘接材料，再由电机控制将带有打印材料的磁点成型板与层积底板压合，随后控制系统控制磁点成型板的磁性区域失去磁性，将成型好的打印材料留在层积底板上，成型的打印材料称为单层模型截面；

步骤三：磁点成型板上升到安全高度后，重复步骤一和步骤二的操作，直至完成模型的打印成型过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种3D打印成型装置，包括磁点成型板，所述磁点成型板的磁性区域由控制系统控制其带磁或失去磁性，层积底板设置在所述磁点成型板的下方，所述上料辊装置和覆胶辊装置与所述磁点成型板同在磁点成型板升降机构上与其机械连接，所述层积底板由层积底板升降机构驱动，通过控制系统来设定磁点成型板的磁性区域，具体以实际模型截面的轮廓线分布，在控制软件中分解为在磁点成型板上相对应的连续性坐标点信息，随后输入到磁点成型板上，以控制对应坐标点的电磁点产生磁性，相应的该坐标信息的磁点会产生磁性，没有坐标信息输入的磁点则没有磁性，本发明可以同时保证打印精度和打印速度，且原材料种类广，后续处理简单。

技术研发人员：林丽;周斌;赵霞;王旭东
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：2019.01.09
技术公布日：2019.04.12