一种3d增材成型装置及增材成型方法与流程

本发明涉及一种3d增材成型装置及增材成型方法，具体为3d增材技术领域。

背景技术：

在现有3d成型设备中主要使用的技术有3种，分别为：喷墨技术、熔积成型技术、激光烧结技术。后两种技术在成型过程中都会产生热量，所以对使用的材料有所限制(比如生物材料、热敏材料)。在成型尺寸上，激光烧结技术无法在大尺寸模型上广泛应用。在成型效率上喷墨技术的效率是最高的。喷墨技术在成型尺寸上的优势也很明显。所以喷墨技术更适合应用于工业生产。

在增材制造中，会涉及到多种材料，所以支持多种材料的执行单元是增材设备制造的关键，才能实现多种材料的复合工艺，创造出更多的新型材料和新工艺。由于使用喷墨技术，所以要求喷射材料为溶液。因此本申请研究一种采用3d喷墨技术的3d增材成型装置及增材成型方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种3d增材成型装置及增材成型方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种3d增材成型装置包含三个压电喷头模组，其中每个压电喷头模组包含喷孔板、喷孔衬板、压电陶瓷、第一柔性电路板、第二柔性电路板、第一压力腔、第二压力腔和进墨板，第一压力腔和第二压力腔并列设置，第一压力腔的一侧设置有第一柔性电路板，第一柔性电路板的外侧设置有喷孔衬板，喷孔衬板的外侧设置有喷孔板，第二压力腔的外侧设置有第二柔性电路板，第二柔性电路板外侧设置有进墨板，且压电陶瓷分别设置在第一柔性电路板和第二柔性电路板上。

一种3d增材成型装置的增材成型方法为：调整三个压电喷头模组的驱动参数，其中每组的压电喷头模组输出液滴体积为5-80pl，液滴的喷射频率为0-100khz，使用压电陶瓷的逆压电效应，通过给压电陶瓷施加脉冲电压使压电陶瓷变形，将电能转换为机械能，从而使第一压力腔、第二压力腔变形产生压力，将墨滴从喷孔板中的喷孔喷出，第一柔性电路和第二柔性电路用来连接压电陶瓷和驱动芯片，进墨板用来引导墨水进入第一压力腔、第二压力腔，每个模型的生成都是由多个二维平面堆积构成的，每一个二维平面结构内是由多颗液滴构成的，通过调整二维平面内每种材料液滴的大小以及数量来实现多种材料堆积密度的不同，通过控制每个压电喷头模组的触发次序来实现堆积次序的不同，每一个二维平面结构内的液滴种类和位置最终可以制作成打印机rip文件来指定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：此方案可以实现多种材料的叠加，并且可以精准控制每种材料的堆积次序及堆积密度，且成型效率较高。

附图说明

图1为本发明3d增材成型装置中压电喷头模组的立体结构示意图；

图2为本发明3d增材成型方法的流程结构示意图；

图3为本发明实施例1中1-1步骤中的成型图；

图4为本发明实施例1中1-2步骤中的成型图；

图5为本发明实施例2中1-1步骤中的成型图；

图6为本发明实施例2中1-2步骤中的成型图；

图7为本发明实施例3中1-1步骤中的成型图；

图8为本发明实施例3中1-2步骤中的成型图。

附图标记：喷孔板010、喷孔衬板020、压电陶瓷030、第一柔性电路板041、第二柔性电路板042、第一压力腔051、第二压力腔052和进墨板060。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种3d增材成型装置包含三个压电喷头模组，其中每个压电喷头模组包含喷孔板010、喷孔衬板020、压电陶瓷030、第一柔性电路板041、第二柔性电路板042、第一压力腔051、第二压力腔052和进墨板060，第一压力腔051和第二压力腔052并列设置，第一压力腔051的一侧设置有第一柔性电路板041，第一柔性电路板041的外侧设置有喷孔衬板020，喷孔衬板020的外侧设置有喷孔板010，第二压力腔052的外侧设置有第二柔性电路板042，第二柔性电路板042外侧设置有进墨板060，且压电陶瓷030分别设置在第一柔性电路板041和第二柔性电路板042上。

一种3d增材成型装置的增材成型方法为：调整三个压电喷头模组的驱动参数，其中每组的压电喷头模组输出液滴体积为5-80pl，液滴的喷射频率为0-100khz，使用压电陶瓷030的逆压电效应，通过给压电陶瓷030施加脉冲电压使压电陶瓷030变形，将电能转换为机械能，从而使第一压力腔051、第二压力腔052变形产生压力，将墨滴从喷孔板010中的喷孔喷出，第一柔性电路041和第二柔性电路042用来连接压电陶瓷030和驱动芯片，进墨板060用来引导墨水进入第一压力腔051、第二压力腔052，每个模型的生成都是由多个二维平面堆积构成的，每一个二维平面结构内是由多颗液滴构成的，通过调整二维平面内每种材料液滴的大小以及数量来实现多种材料堆积密度的不同，通过控制每个压电喷头模组的触发次序来实现堆积次序的不同，每一个二维平面结构内的液滴种类和位置最终可以制作成打印机rip文件来指定。

实施例1：由于此方案中材料数量不受限制，所以以三种材料为例说明，在打印图案中会以dpi来表示液滴的堆积密度：

准备3种液体材料a、b、c，分别输入3个压电喷头模组，具体输入方法如图2所示；

实现堆积比例a∶b∶c＝1∶1∶1堆积次序a→b→c

1-1：调整3个压电喷头模组的驱动参数，#1#2#3喷头模组输出液滴体积为5pl，喷射频率23696hz，二维平面x方向abc三种材料堆积分辨率为1200dpi，y方向三种材料堆积分辨率为400dpi，触发时序为1→2→3。成型图如图3所示；

1-2：调整3个压电喷头模组的驱动参数，#1#2#3喷头模组输出液滴体积为5pl，喷射频率7874hz，二维平面x方向abc三种材料堆积分辨率为400dpi，y方向三种材料堆积分辨率为1200dpi，触发时序为1→2→3，成型图如图4所示；

实施例2：准备3种液体材料a、b、c，分别输入3个压电喷头模组；

实现堆积比例a∶b∶c＝1∶1∶1堆积次序c→b→a

2-1：调整3个压电喷头模组的驱动参数，#1#2#3喷头模组输出液滴体积为5pl，喷射频率23696hz，二维平面x方向abc三种材料堆积分辨率为1200dpi，y方向三种材料堆积分辨率为400dpi，触发时序为3→2→1。成型图如图5所示；

2-2：调整3个压电喷头模组的驱动参数，#1#2#3喷头模组输出液滴体积为5pl，喷射频率7874hz，二维平面x方向abc三种材料堆积分辨率为400dpi，y方向三种材料堆积分辨率为1200dpi，触发时序为3→2→1，成型图如图6所示；

实施例3：准备3种液体材料a、b、c，分别输入3个压电喷头模组；

实现堆积比例a∶b∶c＝1∶2∶3堆积次序a→b→c

3-1：调整3个压电喷头模组的驱动参数，#1喷头模组输出液滴体积为5pl，#2喷头模组输出液滴体积为10pl，#3喷头模组输出液滴体积为15pl，喷射频率17730hz，二维平面x方向abc三种材料堆积分辨率为900dpi，y方向三种材料堆积分辨率为300dpi，触发时序为1→2→3。成型图如图7所示；

3-2：调整3个压电喷头模组的驱动参数，#1喷头模组输出液滴体积为5pl，#2喷头模组输出液滴体积为10pl，#3喷头模组输出液滴体积为15pl，喷射频率5910hz，二维平面x方向abc三种材料堆积分辨率为300dpi，y方向三种材料堆积分辨率为900dpi，触发时序为1→2→3。成型图如图8所示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。