[发明专利]一种自循环供料3D打印机及其控制方法

说明书

一种自循环供料3D打印机，包括旋转平台、旋转模块、刮刀模块、打印模块和供料模块；旋转平台上开有凹槽，凹槽的底部开有第一通孔和第二通孔，打印模块包括可升降的打印平台，供料模块包括可升降的供料活塞，打印平台嵌入第一通孔内并与第一通孔滑动连接，供料活塞嵌入第二通孔内并与第二通孔滑动连接；旋转模块安装在旋转平台上，刮刀模块包括用于铺覆打印材料的刮刀，旋转模块与刮刀模块连接并带动刮刀旋转，从而刮刀在凹槽内将供料活塞上的打印材料铺覆在打印平台上。还涉及一种自循环供料3D打印机的控制方法，采用上述自循环3D打印机。本发明对打印材料的利用率高，且打印速度快，属于3D打印技术领域。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种自循环供料3D打印机及其控制方法。

背景技术

3D打印技术是一种快速成型技术工艺，采用逐层堆积的方式成型出完整实体。3D打印技术由于具有成型自由度高、生产周期较短、成本相对低等独特优势，越来越广泛应用于各行各业，包括航空航天、汽车制造、生物医疗、科学教育等领域。

目前常见的3D打印技术主要有激光选区烧结成型技术、光固化成型技术、熔融沉积技术，其中激光选区烧结技术、光固化成型技术等都涉及打印材料的铺覆过程，例如对金属粉末、陶瓷浆料的铺覆。然而在材料铺覆过程中，尤其对于陶瓷浆料等粘度较高的打印材料，打印材料会黏附在经过的打印机壁面上，造成浪费。而常见的刮刀铺覆为直线往复式的运动方式，因此在铺覆时刮刀前进带动的陶瓷浆料等打印材料在刮刀退回时无法将材料重新刮回利用，这导致了完整成型零件时往往需要比零件本身占用的打印材料多出许多甚至几倍的材料用量，导致单次储存的打印材料的利用率较低，启动打印所需材料量较高，这个缺点在打印稀有或昂贵材料时更加突出，此外，现有直线往复式的材料铺覆方法中，刮刀回程复位与备料等步骤在占据了相当大一部分工作时，对设备的打印效率造成影响，影响了增材制造的进一步推广。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种打印材料利用率高的自循环供料3D打印机及其控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自循环供料3D打印机，包括旋转平台、旋转模块、刮刀模块、打印模块和供料模块；旋转平台上开有凹槽，凹槽的底部开有第一通孔和第二通孔，打印模块包括可升降的打印平台，供料模块包括可升降的供料活塞，打印平台嵌入第一通孔内并与第一通孔滑动连接，供料活塞嵌入第二通孔内并与第二通孔滑动连接；旋转模块安装在旋转平台上，刮刀模块包括用于铺覆打印材料的刮刀，旋转模块与刮刀模块连接并带动刮刀旋转，刮刀的刀刃位于凹槽内，刮刀的刀刃随刮刀旋转扫过的区域形成位于凹槽底部的环形平面，第一通孔和第二通孔均位于环形平面的下方；沿刮刀铺覆打印材料时的旋转方向，刮刀旋转经过的路径上依次设有第一工位、第二工位、第三工位、第四工位，第二工位处于第二通孔的上方，第四工位处于第一通孔的上方。采用这种结构后，刮刀模块在旋转模块的带动下于凹槽内围绕凹槽中心作旋转运动，当刮刀在凹槽内旋转一周，刮刀亦推动打印材料在凹槽内扫过一周，使打印材料经过打印平台与供料活塞上方，在此期间完成将打印材料均匀地铺覆在打印平台上、将铺覆过程中多余的打印材料重新刮回供料活塞上、将供料模块中为下一层打印所准备的材料推动至打印平台附件等多个步骤，实现了打印材料的循环供给。因此相比于直线往复式运动的铺覆方式，本方案可提高对储存的打印材料的利用率，降低打印相同零件所需要的材料启动量。