[发明专利]3DP工艺中按需喷射粘结剂和催化剂打印方法及喷射单元

权利要求书

1.一种3DP工艺中按需喷射粘结剂和催化剂打印方法，其特征在于，在每一层铺平紧实的原砂上同时完成催化剂和粘结剂两种液体的喷射打印，在喷射粘结剂和催化剂过程中，使用一体式喷射单元，所述一体式喷射单元上阵列排布有喷嘴，喷嘴的行数为3的整数倍，每三行喷嘴为一个组，每组中三行喷嘴分别记为第一喷头、第二喷头、第三喷头，第一喷头、第二喷头、第三喷头连通物料的种类依次为粘结剂-催化剂-粘结剂，在喷头往复运动过程中，总会按照“粘结剂-催化剂-粘结剂”的顺序先后将液体喷射到砂床表面；

该打印方法的过程是：一体式喷射单元整体按照之字形运动并在打印区域进行液滴的喷射，一体式喷射单元由初始位置运动到一目标路径的起点，然后沿着一目标路径移动进行第一行按需喷射打印，完成一目标路径的打印任务后，沿着过渡路径移动至下一目标路径的起点，由过渡路径移动到下一目标路径的移动过程中一体式喷射单元不进行喷射打印，之后再沿着下一目标路径移动进行第二行按需喷射打印，并且在移动过程中一体式喷射单元只进行水平移动而无需进行旋转；如此往复，直至完成整个层面的打印任务；喷头由终止位置移出成型空间，一体式喷射单元回归初始位置，等待下一层面的打印任务；所述目标路径与喷嘴的行方向垂直，所述过渡路径与目标路径垂直。

2.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，第一喷头、第二喷头、第三喷头各自进入成型空间后开始工作，未在成型空间的喷头不工作，第一喷头、第二喷头、第三喷头位置不同所以开始工作的时间、结束工作的时间也不同；当一体化喷射单元运动经过砂床上方某一点时，三排喷头会依次喷射液体。

3.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，使用计算机分别控制不同喷头喷射粘结剂和催化剂的剂量，有效的控制了粘结剂和催化剂的含量以及比例；采用该一体式喷射单元只需进行与砂床垂直方向的调试，并且对于连续喷射打印和离散喷射打印同样适用。

4.一种3DP工艺中按需喷射粘结剂和催化剂的一体式喷射单元，其特征在于，该一体式喷射单元采用权利要求1所述的3DP工艺中按需喷射粘结剂和催化剂打印方法进行打印，所述一体式喷射单元包含三排平行排列的喷嘴，排列方向与喷射单元前进方向垂直，每排喷嘴中相邻的两个喷嘴间距相等；三排平行排列的多个喷嘴分别按照排依次记为第一喷头、第二喷头、第三喷头，其中第一喷头与第三喷头喷射粘结剂，第二喷头喷射催化剂；该喷射单元宽度与打印幅面相等，喷射单元沿着整个幅面扫描一次即能同时完成催化剂和粘结剂两种液体的喷射。

5.根据权利要求4所述的喷射单元，其特征在于，喷嘴采用竖直摆放的倒圆台样式。

6.根据权利要求4所述的喷射单元，其特征在于，喷射粘结剂的喷头和喷射催化剂的喷喷头的喷嘴口径相同，均为20～27μm，粘结剂液滴和催化剂液滴为20～27pL。

7.根据权利要求4所述的喷射单元，其特征在于，三排喷头的所有喷嘴采用蜂巢状网格排列，蜂巢状网格排列按照重叠正六边形横向排列，每个正六边形的六个顶点和六边形中心各布置一个喷嘴，位于六边形上下两条边上四个顶点布置粘结剂喷嘴，位于六边形水平中心线的两个顶点以及六边形中心布置催化剂喷嘴。

8.根据权利要求7所述的喷射单元，其特征在于，所述相邻喷嘴间距为250um。

9.一种应用权利要求4-8任一所述的喷射单元的3DP工艺中按需喷射粘结剂和催化剂打印方法，其特征在于，位于砂床相对的两边上设置一体式喷射单元的初始位置(A)和中间位置(C)，位于砂床相邻的两边上设置铺砂装置的初始位置(B)和一体式喷射单元的初始位置(A)，以铺砂方向为X方向，以一体化喷射单元运动方向为Y方向，一体式喷射单元平行于Y轴布置，沿X轴正向或逆向运动；铺砂装置垂直于X轴布置，沿X轴方向运动；

该打印方法的过程是：

步骤一：铺砂装置沿X轴正向运动下料铺砂，并对砂床1进行压实，当铺砂装置扫过砂床全部区域后，铺砂装置停止工作，并迅速沿X轴负方向回到铺砂装置的初始位置(B)，完成一层面的铺砂工作，

步骤二：一体式喷射单元由一体式喷射单元的初始位置(A)沿Y轴正方向扫过打印区砂床并最终停在一体式喷射单元运动的中间位置(C)，移动过程中按需喷射粘结剂与催化液滴，在一次运动中完成整个成型区域的打印任务；

步骤三：砂床下降一个铺砂层的高度，等待下一层面的铺砂；

步骤四：重复步骤一，铺砂装置沿X轴正方向下料铺砂并对砂床进行压实，并沿原路径回到铺砂装置的初始位置(B)；

步骤五：重复步骤二，但运动方向相反，一体式喷射单元由一体式喷射单元运动的中间位置(C)沿Y轴负方向扫过打印区砂床并重新回归到一体式喷射单元的初始位置(A)，移动过程中按需喷射粘结剂与催化剂液滴，完成整个成型区域第二层的打印任务；

步骤六：重复步骤三；

步骤七：重复步骤一到六，直至完成全部的打印任务。