[发明专利]一种陶瓷3D打印设备

说明书

本发明提出一种陶瓷3D打印设备，包括用于陶瓷浆料打印的3D打印装置、可升降的低温工作平台装置和可温度调节的冷却装置。本发明实现了基于冷冻胶凝特性的陶瓷浆料的3D打印，容易实现了高性能陶瓷产品的产业化应用；本发明通过温度控制系统，实现了陶瓷初坯的“浅”冷冻维型、解冻及“深”冷冻固化的整个过程，设备构造简单。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷3D打印设备，属于陶瓷3D打印技术领域。

背景技术

陶瓷3D打印具有逐层打印成型的特点，相比于传统陶瓷制造工艺的最大优势在于制作精度高、制作周期短、可实现个性化制作、制作材料的多样性以及制作成本相对较低。目前常见的3D打印方法主要有：薄材叠加制造(Laminated Objected Manufacturing，LOM)、熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling，FDM)、光固化成型(Stereo-Lithography，SLA)、选择性激光焰化(Selective Laser Melting，SLM)、选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS)、三维打印法(3D Printing，3DP)等。

而这些各具特色的3D打印技术难以适应多种材料，往往需要针对于某一种特性的陶瓷性能，研制出一种对应的3D打印技术，成本较高，而且成型制备的陶瓷件力学性能不理想。目前，国内外陶瓷的直接3D快速成型工艺均尚未成熟。专利(CN104108131A)介绍了一种陶瓷材料的3D打印成型方法，将3D打印设备的工作平台置于冷冻空间中，在冷冻平台上喷射具有冷冻胶凝性质的浆料，从而得到3D打印的陶瓷坯体。

基于具有冷冻胶凝性质的浆料进行陶瓷3D打印的方式是一种实现陶瓷3D打印的新思路，还都处于研究阶段，未有专门实现工艺的打印装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，而提出的一种基于冷冻胶凝的陶瓷3D打印装置。

本发明的技术解决方案：一种陶瓷3D打印设备，包括用于陶瓷浆料打印的3D打印装置、可升降的低温工作平台装置和可温度调节的冷却装置；

所述的3D打印装置包括3D打印机头、用于安装3D打印机头的可三维移动的移动结构和控制3D打印机头及移动结构的控制模块，控制模块根据模型建立、模型分层等设计，控制安装在可升降的低温工作平台装置上的3D打印机头沿着预定路径挤出陶瓷浆料；

3D打印装置具体设计为本领域公知技术，只要能实现陶瓷浆料按照预定路线及精度挤出即可，如可采用CN201610117850.9中的陶瓷打印机设计。

所述的可升降的低温工作平台装置包括平台升降机构和低温工作平台，所述的平台升降机构实现低温工作平台的升降，在3D打印时，每打印完一层，平台升降机构使低温工作平台下降到低温环境室一层厚度的距离；

所述的可温度调节的冷却装置包括温度控制系统、低温环境室、低温介质储存罐、解冻介质存储罐和冷冻介质存储罐，温度控制系统包括控温仪、温度传感器和流量控制阀，低温介质、解冻介质和冷冻介质存储罐分别通过介质输送管道与低温环境室连接，流量控制阀安装在介质输送管道上，温度传感器安装在低温环境室内，测量低温环境室内的温度，控温仪控制流量控制阀实现不同介质存储罐与低温环境室连通，使低温环境室在不同预定程序中保持不同的温度。

低温介质可以是低温气体或是冷冻液，能实现冷却容器中的温度在第一预设低温即可，所述的第一预设低温为-10℃～-20℃，为3D打印工作温度，即3D打印时低温工作平台的温度。

解冻介质可以是气体或液体等物质，能实现冷却容器中的温度在预设解冻温度即可，所述的预设解冻温度为25℃～40℃。

冷冻介质可以是低温气体或是冷冻液，能实现冷却容器中的温度在第二预设低温即可，第二预设低温为陶瓷浆料冷却凝胶温度，第二预设低温为≤-80℃。