[發明專利]一種陶瓷3D打印設備

有效

• 申請號: 201710614826.0
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107696233B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 余娟麗;張神賜;呂毅;李淑琴;張天翔;趙英民;裴雨辰
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: B33Y30/00
• 分類號: B33Y30/00;B33Y40/00;B28B1/00;B28B17/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種陶瓷3D打印設備，包括用于陶瓷漿料打印的3D打印裝置、可升降的低溫工作平臺裝置和可溫度調節的冷卻裝置。本發明實現了基于冷凍膠凝特性的陶瓷漿料的3D打印，容易實現了高性能陶瓷產品的產業化應用；本發明通過溫度控制系統，實現了陶瓷初坯的“淺”冷凍維型、解凍及“深”冷凍固化的整個過程，設備構造簡單。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷3D打印設備，屬于陶瓷3D打印技術領域。

背景技術

陶瓷3D打印具有逐層打印成型的特點，相比于傳統陶瓷制造工藝的最大優勢在于制作精度高、制作周期短、可實現個性化制作、制作材料的多樣性以及制作成本相對較低。目前常見的3D打印方法主要有：薄材疊加制造(Laminated Objected Manufacturing，LOM)、熔融沉積造型(Fused Deposition Modeling，FDM)、光固化成型(Stereo-Lithography，SLA)、選擇性激光焰化(Selective Laser Melting，SLM)、選擇性激光燒結(Selective Laser Sintering，SLS)、三維打印法(3D Printing，3DP)等。

而這些各具特色的3D打印技術難以適應多種材料，往往需要針對于某一種特性的陶瓷性能，研制出一種對應的3D打印技術，成本較高，而且成型制備的陶瓷件力學性能不理想。目前，國內外陶瓷的直接3D快速成型工藝均尚未成熟。專利(CN104108131A)介紹了一種陶瓷材料的3D打印成型方法，將3D打印設備的工作平臺置于冷凍空間中，在冷凍平臺上噴射具有冷凍膠凝性質的漿料，從而得到3D打印的陶瓷坯體。

基于具有冷凍膠凝性質的漿料進行陶瓷3D打印的方式是一種實現陶瓷3D打印的新思路，還都處于研究階段，未有專門實現工藝的打印裝置。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，而提出的一種基于冷凍膠凝的陶瓷3D打印裝置。

本發明的技術解決方案：一種陶瓷3D打印設備，包括用于陶瓷漿料打印的3D打印裝置、可升降的低溫工作平臺裝置和可溫度調節的冷卻裝置；

所述的3D打印裝置包括3D打印機頭、用于安裝3D打印機頭的可三維移動的移動結構和控制3D打印機頭及移動結構的控制模塊，控制模塊根據模型建立、模型分層等設計，控制安裝在可升降的低溫工作平臺裝置上的3D打印機頭沿著預定路徑擠出陶瓷漿料；

3D打印裝置具體設計為本領域公知技術，只要能實現陶瓷漿料按照預定路線及精度擠出即可，如可采用CN201610117850.9中的陶瓷打印機設計。

所述的可升降的低溫工作平臺裝置包括平臺升降機構和低溫工作平臺，所述的平臺升降機構實現低溫工作平臺的升降，在3D打印時，每打印完一層，平臺升降機構使低溫工作平臺下降到低溫環境室一層厚度的距離；

所述的可溫度調節的冷卻裝置包括溫度控制系統、低溫環境室、低溫介質儲存罐、解凍介質存儲罐和冷凍介質存儲罐，溫度控制系統包括控溫儀、溫度傳感器和流量控制閥，低溫介質、解凍介質和冷凍介質存儲罐分別通過介質輸送管道與低溫環境室連接，流量控制閥安裝在介質輸送管道上，溫度傳感器安裝在低溫環境室內，測量低溫環境室內的溫度，控溫儀控制流量控制閥實現不同介質存儲罐與低溫環境室連通，使低溫環境室在不同預定程序中保持不同的溫度。

低溫介質可以是低溫氣體或是冷凍液，能實現冷卻容器中的溫度在第一預設低溫即可，所述的第一預設低溫為-10℃～-20℃，為3D打印工作溫度，即3D打印時低溫工作平臺的溫度。

解凍介質可以是氣體或液體等物質，能實現冷卻容器中的溫度在預設解凍溫度即可，所述的預設解凍溫度為25℃～40℃。

冷凍介質可以是低溫氣體或是冷凍液，能實現冷卻容器中的溫度在第二預設低溫即可，第二預設低溫為陶瓷漿料冷卻凝膠溫度，第二預設低溫為≤-80℃。