[发明专利]挤出式陶瓷产品3D打印装置及方法

权利要求书

1.一种挤出式陶瓷产品3D打印装置，包括由支架和底座构成的基础架，基础架上设置有三轴运动机构和挤出机构，其特征在于，

所述三轴运动机构包括设置在两支架上的前后运动机构、跨设在两支架上的水平运动机构和挂设在水平运动机构上的升降运动机构；所述的三轴运动机构中，均包括活动梁和与其连接控制的运动电机；

所述挤出机构设置在升降运动机构的下面；挤出机构包括料仓、挤出头和输料管，输料管设置在挤出头的外围，且与设置在挤出头内部的料仓连通；所述挤出头内部的料仓底部设置有出料通道，出料通道下部装有活动设置的堵头；所述挤出头的底部外围套装有环形的加热辐射源。

2.根据权利要求1所述的挤出式陶瓷产品3D打印装置，其特征在于，所述的三轴运动机构中：

前后运动机构包括前后梁、前后运动电机和前后运动限位板；前后梁设置在支架上，前后梁的前端套装有前后运动限位板，前后梁的后端设置有前后运动座，前后梁与前后运动座之间为滑动配合；

水平运动机构包括水平梁、水平运动电机和水平运动限位板；前后梁跨设在所述的前后运动座上面，水平梁的一端安装有水平运动电机，且水平梁的两端部分别套装有水平运动限位板，水平运动座设置在水平梁上，且与水平梁之间为滑动配合；

升降运动机构包括升降梁、升降运动电机和传动机构；升降运动电机和传动机构均安装在水平运动座上；所述传动机构包括至少两组相互啮合传动的蜗轮蜗杆组合，每组蜗轮蜗杆组合中的输入端分别匹配一升降运动电机，其输出端均插装在挤出头内的料仓中。

3.根据权利要求2所述的挤出式陶瓷产品3D打印装置，其特征在于，所述挤出头内部的料仓为中空圆柱形腔体结构，料仓与外围的输料管连通；料仓底面的一侧设置有出料通道。

4.根据权利要求3所述的挤出式陶瓷产品3D打印装置，其特征在于，所述出料通道的下方设置有堵头；所述的堵头为圆锥形柱体，其小径端活动插装在出料通道的底部。

5.根据权利要求4所述的挤出式陶瓷产品3D打印装置，其特征在于，所述堵头的下面设置有一连座，该连座与堵头的下表面固定连接，连座的中部设置有一支杆，该支杆与连座在同一水平面内垂直设置，支杆的两端插装在挤出头内壁上与其相对应的支点槽内；两堵头以支杆为中心交替上下摆动。

6.根据权利要求1所述的挤出式陶瓷产品3D打印装置，其特征在于，升降运动机构中，升降梁的下端固定安装有一水平设置的相对平台，该相对平台底面上安装有热源。

7.根据权利要求1所述的挤出式陶瓷产品3D打印装置，其特征在于，出料孔的周围、加热辐射源的外围分别包围有循环水冷却管路，所述循环水冷却管路与加热辐射源间有隔热材料层。

8.一种应用挤出式陶瓷产品3D打印装置进行3D打印的方法，其特征在于，

a、准备原料：用有机硅聚合物与陶瓷粉为主要成分，其中聚合物与陶瓷粉比重根据陶瓷浆料流动性和粘度需求控制，二者总重量所占比重为30-60%，配制成热固性高粘度陶瓷浆料；

b、浆料由输料管送至料仓中，两料仓压差作用下，出料通道内的堵头绕支杆自由活动，完成换向挤出浆料；

c、浆料挤出后，随3D打印装置的三轴运动在相对平台上逐层堆积成零件，挤出过程中，出料孔上的加热辐射源和相对平台上的热源同时对浆料和零件进行加热，挤出孔周围的冷却装置为浆料降温；

d、挤出完成后，降温至室温，送入无氧环境中进行烧结，零件完成。

9.根据权利要求8所述的挤出式陶瓷产品3D打印的方法，其特征在于，所述浆料包含有机硅粘结剂、有机硅交联剂、催化剂、陶瓷粉以及增粘剂、抑制剂，为多组分高粘度流体浆料。

10.根据权利要求9所述的挤出式陶瓷产品3D打印的方法，其特征在于，

粘结剂与交联剂为可热交联的低粘度有机硅聚合物；

增粘剂为可与交联剂发生热交联的高粘度有机硅聚合物；

陶瓷粉主要成分为含有活性填料及惰性填料的煅烧高岭土。

11.根据权利要求9所述的挤出式陶瓷产品3D打印的方法，其特征在于，陶瓷粉主要成分为含有活性填料及惰性填料的煅烧高岭土，其中活性填料及惰性填料的比重为2-3.5%。

12.根据权利要求8所述的挤出式陶瓷产品3D打印的方法，其特征在于，烧结过程是在氮气、氨气或其他还原气氛环境下完成。