橡膠粉末微波燒結3d打印成型裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種三維打印技術領域，尤其涉及一種橡膠粉末的三維燒結成型裝置。
【背景技術】
[0002]粉末材料激光燒結成形(SLS)是一種應用較廣的快速成型工藝，其工作原理是:工作時粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由鋪粉輥將粉末在模型缸活塞上均勻鋪上一層，計算機根據原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡，有選擇地燒結固體粉末材料以形成零件的一個層面。粉末完成一層后，工作活塞下降一個層厚，鋪粉系統鋪設新粉，控制激光束掃描燒結新層。如此循環往復.層層疊加，就得到三維零件。但目前SLS技術對高分子制品的加工僅能針對尼龍和尼龍改性料，而對于橡膠類制品因其粘度太大，運用激光進行燒結時已出現燒結不充分或焦燒的現象。
【發明內容】
[0003]本發明采用的加熱源不再是激光而是微波，被加熱成型的粉末材料采用具有極性分子的橡膠粉末。微波加熱是向被加熱材料內部輻射微波電磁場，推動其偶極子運動，使之相互碰撞、摩擦而生熱。通過微波點燒結的方式，實現橡膠制品快速成型的目的，并提供了一種新型的三維燒結成型技術。
[0004]本發明的技術方案是:橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置，包括加熱單元、鋪粉單元及控制單元；其中加熱單元包括微波刀和微波刀傳動部分，其中微波刀傳動部分沿X軸方向包括X軸步進電機、X軸驅動器、X軸絲桿、X軸螺母、微波刀固定件，沿Y軸方向包括Y軸步進電機、Y軸驅動器、Y軸絲桿、Y軸螺母、支撐架；鋪粉單元包括粉盒、粉盒傳動部分、工作平臺和壓輥，其中粉盒上安裝有圓弧形擋板和電磁閥，其中粉盒傳動部分沿X軸方向包括X軸普通電機、X軸絲桿、X軸螺母、粉盒固定件，沿Y軸部分包括Y軸步進電機、Y軸驅動器、Y軸絲桿、Y軸螺母、支撐架；其中工作平臺包括固定平臺和升降平臺，升降平臺的傳動部分包括Z軸絲桿、Z軸螺母支撐架、Z軸步進電機、Z軸驅動器、Z軸絲桿滑塊、Z軸絲桿導軌；壓輥包括滾筒和中心軸支撐架；壓輥傳動部分包括普通交流電機、A齒輪、B齒輪、齒輪帶、齒形帶輪A和齒形帶輪B。上述組件均安裝于箱體中，由微波功率源、電源及控制中心總體控制。
[0005]本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置中的加熱單元包括微波刀和微波刀傳動部分，其中微波刀的發射天線極細，其加熱半徑很小，用以提高成型精度。微波刀沿X軸和Y軸的高精度運動，分別采用螺母移動絲桿轉動的滾珠絲桿傳動，采用步進電機驅動絲桿轉動，驅動信號由控制中心提供。沿Y軸方向的傳動裝置固定在工作平臺中的固定平臺上，包括Y軸步進電機A和Y軸絲桿，Y軸絲桿另一端安裝在箱體上?’沿X軸方向的傳動裝置采用“7”字型結構，一端固定在沿Y軸方向移動的螺母上，并與工作平臺垂直，另一端架空并與工作平臺平行，架空端中間裝有X軸螺母和X軸絲桿，由X軸步進電機驅動X軸絲桿轉動，X軸螺母移動，微波刀固定在X軸螺母上。
[0006]本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置中鋪粉單元包括粉盒、粉盒傳動部分、工作平臺和壓輥，其中粉盒采用不銹鋼材料，粉盒底部開一方行通口，通口與粉盒等長，通口的寬度與鋪粉厚度相關；方形通口采用圓弧形擋板控制通口的開合，擋板的移動由安裝在粉盒一端的電磁閥控制。粉盒長度能被工作平臺中的升降平臺的長度整除，以盡可能的節約粉料。粉盒能實現沿X軸和Y軸的高精度運動，粉盒的傳動裝置以及裝置的安裝與微波刀相同。沿Y軸的移動采用同一絲桿，兩個“7”字型結構的安裝位置相對固定，能夠實現微波刀和粉盒沿Y軸的同時運動；不同之處是粉盒的X軸方向運動采用普通電機驅動。粉盒固定在X軸螺母上，并與微波刀安裝位置不同側。
[0007]本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置中的工作平臺包括固定平臺和升降平臺，兩者都采用不銹鋼材料。固定平臺為長方形，兩端固定在箱體上，未固定的兩側，靠里一側安裝有絲桿傳動裝置，靠外一側安裝有齒形帶傳動裝置。在固定平臺的中部開有一個正方形的通口用于放置升降平臺，通孔的四周向下外延四塊無縫連接的擋板，擋板與升降平臺間隙配合以便減少粉料的泄漏，同時擋板保證升降平臺豎直移動的垂直度。在固定平臺靠外側部分開有一個長條形通孔，用于壓輥支撐架沿Y軸方向的移動。升降平臺為正方形，水平放置在固定平臺的通口中。升降平臺的正面為工作面，背面固定安裝有絲桿，絲桿穿過安裝在箱體底部的螺母支撐架，螺母支撐架頂部為齒輪箱，齒輪箱底部安裝有步進電機，齒輪箱內有一對齒輪副，其中從動輪固定在滾柱螺母絲桿的螺母上，通過步進電機驅動和齒輪傳動以實現螺母的轉動，同時通過齒輪箱限制螺母的上下移動，支撐架一側有導軌用于實現絲桿的移動不轉動。
[0008]本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置中的壓輥包括滾筒和中心軸支撐架，用于實現對已鋪粉末的壓實。中心軸支撐架和滾筒通過軸承固定安裝，中心軸支撐架固定在齒形帶上，實現沿Y軸方向的往復運動，齒形帶通過普通交流電機驅動。
[0009]本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置通過微波加熱橡膠粉末，并能夠實現均勻鋪粉和定點加熱，本發明結構合理簡單，重要傳動裝置采用步進電機驅動滾軸絲杠的方式，成型精度高，實現了橡膠粉末的三維復雜模型的可控成型。本發明不僅擴大了橡膠粉末的成型方法，同時提供了一種新型的三維燒結成型設備。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置的整體示意圖。
[0011]圖2是本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置中微波刀和粉盒沿X軸運動裝置的示意圖。
[0012]圖3是本發明橡膠粉末微波燒結3D打印成型裝置的主體部分示意圖。
[0013]圖4是圖3中A的局部發大圖。
[0014]圖5是圖3中B的局部發大圖。
[0015]圖6是升降平臺示意圖。
[0016]1-微波刀，2-粉盒，3-箱體，4-Y軸步進電機A，5_Y軸驅動器Α，6_Υ軸絲桿Α，7_Υ軸螺母Α，8-支撐架Α，9-Χ軸步進電機，1-X軸驅動器，I1-X軸絲桿Α，12-Χ軸螺母Α，13-微波刀固定件，14-圓弧形擋板，15-電磁閥，16-支撐架B，17-Χ軸普通電機，18-Χ軸絲桿B，19-X軸螺母B，20-粉盒固定件，21-固定平臺，22-升降平臺，23-Z軸絲桿，24-Z軸螺母支撐架，25-Z軸步進電機，26-Z軸驅動器，27-Z軸絲桿滑塊，28-Z軸絲桿導軌，29-滾筒，30-中心軸支撐架，31-普通交流電機，32-A齒輪，33-B齒輪，34-齒形帶，35-齒形帶輪A，36-Y軸螺母B，37-齒形帶輪B，38-微波功率源、電源及控制中心。
【具體實施方式】