一種制造編織型布面料的3d打印裝置及實施方法
【專利摘要】本發明公開了一種制造編織型布面料的3D打印裝置及實施方法，屬于FDM型3D打印領域，包括：熱熔腔體、擠壓泵、長距離排列多孔噴頭、旋轉電機、Z軸升降臺、交叉編織方法。本發明通過長距離排列多孔噴頭擠出一排平行熔絲線，打印多次層線，每次旋轉電機旋轉一定的角度，每次在垂直方向上向內平移一個孔徑以上的固定距離，一縱后再一橫交錯疊加往復多次，直至整層排滿熔絲線，每條線上下環環相扣形成錯綜交錯編織，成型了編織型布面料3D打印制造，使3D打印機實現直接生產布面料，從而使利用3D打印技術低成本直接生產服飾穿戴類產品成為可能。
【專利說明】
一種制造編織型布面料的3D打印裝置及實施方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種3D打印制造技術的領域，更具體地說，是涉及一種實現3D打印編織型布面料的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]目前FDM型的3D打印機因擠出機結構的問題，只能使用少數幾種材料，也只能打印模型級別的產品，且一個噴頭為一個噴嘴孔，打印時一條條粘合在一起，一層層依次逐步堆積制造，也只能每層打印完了，再打印下一層，每條線平行緊靠著排列，使目標物品每個層次非常明顯，無法實現多條線同時打印，無法方便的實現每條線的交叉疊加，無法方便的實現縱橫交錯的編織，因此也無法3D打印制作布面料。
【發明內容】
[0003]發明要解決的技術問題
本發明為一種制造編織型布面料的3D打印裝置及實施方法，在3D打印機工作時，多條線同時打印，提高了打印速度，并且每條線相隔一定的距離，反復的一縱后再一橫交錯疊加直至完成一個層面，交叉點形成牢固的結點，每條線和另外的線不斷上下環環相扣，多層次交叉合成一個層面的布面料，實現3D打印制造編織布面料。
[0004]技術方案
為達到上述目的，本發明提供以下的技術方案。
[0005]一種制造編織型布面料的3D打印裝置，包括:熱熔腔體、擠壓栗、長距離排列多孔噴頭、旋轉電機、Z軸升降臺。其中，由熱熔腔體、擠壓栗、長距離排列多孔噴頭、旋轉電機，共同構成打印頭。熱熔腔體配置發熱管、溫度傳感器，擠壓栗配置擠壓電機。3D打印機由X軸、Y軸、Z軸三維定位實現立體打印，在X軸上設置Z軸升降臺，Z軸升降臺通過固定架連接該打印頭。3D打印機框架上固定彈性耐高溫光滑面軟管的一頭，打印頭的熱熔腔體和擠壓栗固定彈性耐高溫光滑面軟管的另一頭。
[0006]所述的長距離排列多孔噴頭為3D打印編織型布面料時使用的專用噴頭，在擠壓栗和熱熔腔體下端設置大孔徑的母噴嘴，長距離排列多孔噴頭作為子噴嘴套接在母噴嘴上。長距離排列多孔噴頭上面設置一排微型孔，每個微型孔相隔較長的距離L，微型孔一直排列到接近噴頭的邊沿的位置，噴頭擠出熔絲線后分批次交叉，線與線不同方向的環環相扣形成錯綜交錯編織。
[0007]以下為交叉編織方法的步驟。
[0008]在3D打印時，制造布面料的原始材料、添加劑、顏料送入彈性耐高溫光滑面軟管，該軟管上頭固定在3D打印機架構上，下端固定在打印頭熱熔腔體上，利用打印頭來回的移動，牽引軟管同時抖動，使粒子顆粒自動向下滑動而實現連續補充輸送加熱腔體直接熱熔后，由擠壓方式的擠壓栗輸出熱熔材料，通過長距離排列的多孔噴頭擠出熔絲，3D打印機控制系統牽引噴頭在X軸Y軸方向精確的移動，因該噴頭上為一排的微型孔，且每個微型孔相隔較長的距離，所以打印出的為一排稀疏的平行線熔絲，平行線的間距為L，往復多次，多排平行線相拼起來即形成一個平行線組成的一個層線，且每個線的間隔相等，從而完成第一次層線打印，即形成一編線層。
[0009]然后通過Z軸抬升打印頭，同時打印頭正方向旋轉一定的角度，比如90°，以相同的方式在第一次層線上面打印第二次層線，形成二編線層。第二次層線同樣為一層稀疏的平行線熔絲，第二次層線在交叉遇到第一次層線的線時，因擠出材料的熱熔特性，形成一個個融合為一體的牢固的結點。除了微凸的結點外，在中間的間隔處，第二次的層線因自身熱熔特性而下垂到第一次層線相同的高度，從而使第二次的層線和在結構上依然合并在第一個層面里。
[0010]接著打印頭反方向旋轉相同的角度，在第一次層線橫向起點的坐標位置，沿第一次層線垂直方向上向內平移一個孔徑以上的固定距離LI，緊挨著第一次的層線邊上打印第三次層線，形成三編線層，該平移的固定距離即為布面料的線間隔LI，第三次的層線和第一次的層線平行，第三次的層線和第二次的層線交叉，形成和上次微凸結點在相同高度的結點，同時在中間的間隔處，第三次的層線因自身熱熔特性而下垂到第一個面層相同的高度，從而使第三次的層線和在結構上依然合并在第一個層面里。
[0011]然后打印頭再正方向旋轉相同的角度，在第二次層線縱向起點的坐標位置，沿第二次層線垂直方向上向內平移一個孔徑以上的固定距離LI，緊挨著第二次的層線邊上打印第四次層線，且第四次的層線和第一，第三次的層線交叉，同樣結果合并在第一個層面里，形成四編線層。
[0012]依次類推打印每次層線時打印頭正反旋轉相同的角度，每個奇數層線平行，每打印一個奇數層線，打印頭都沿該層線垂直方向繼續再平移線間隔LI，且每個奇數層線打印時的橫向起點在一條直線上；每個偶數層線平行，每打印一個偶數層線，打印頭都沿該層線垂直方向方向繼續再平移線間隔LI，且每個偶數層線打印時的縱向起點在一條直線上。以此方式，直至縱向和橫向的平行線間的間隔被打印填滿，即整層排滿熔絲線，從而完成了單層編織型布面料3D打印制造。
[0013]以相同的方式，重復多次疊加打印單層布面料時，即可選擇性完成厚布面料的3D打印制造。
[0014]當平移的固定距離LI即布面料的線間隔接近為O時，就制作了緊密型布面料，控制結點處的孔隙大小，尤其是控制多層的厚布面料孔隙的散分布，可以實現防水透氣布面料的制造。當布面料的線間隔較寬時，可以實現疏松布面料的制造。
[0015]有益效果
采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果。
[0016]3D打印機通過長距離排列多孔噴頭擠出多條線，分批次的線條錯綜交錯、環環相扣，交叉點熱熔成結點，使所有線條牢固得結合在一起，不光使布面料層實現編織效果，同時抗拉性也大大提高，打印速度也大大提高，使3D打印機可實現直接生產布面料，從而使低成本直接生產服飾穿戴類產品成為可能。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的一種制造編織型布面料的3D打印裝置的剖視圖。
[0018]圖2是本發明的長距離排列多孔噴頭的仰視圖。
[0019]圖3是本發明的實施步驟中的擠出熔絲的一編線層。
[0020]圖4是本發明的實施步驟中的擠出熔絲的二編線層。
[0021]圖5是本發明的實施步驟中的擠出熔絲的三編線層。
[0022]圖6是本發明的實施步驟中的擠出熔絲的四編線層。
[0023]圖7是本發明的實施完的單層交叉編織型布面料。
[0024]圖8是本發明的裝置構成打印頭的剖視圖。
[0025]1-熱熔腔體，2-擠壓栗，3-長距離排列多孔噴頭，4-擠壓電機，5-X軸Y軸架構，6-發熱管，7-溫度傳感器，9-邊沿，10-微型孔，11-平行線熔絲，12-L距離，13-橫向起點，14-L間距，15-Z軸升降臺，16-彈性耐高溫光滑面軟管，17-Z軸電機，19-固定架，20-旋轉電機，21-結點，22-L1線間隔，23-交叉編織結構，31-母噴嘴，126-縱向起點。
【具體實施方式】
[0026]為進一步了解本發明的內容，結合附圖對本發明作詳細描述。
[0027]一種制造編織型布面料的3D打印裝置，包括:熱熔腔體1、擠壓栗2、長距離排列多孔噴頭3、旋轉電機20、Z軸升降臺15。其中，由擠壓栗2、熱熔腔體1、長距離排列多孔噴頭
3、旋轉電機20共同組成打印頭(圖8)。3D打印機框架上架設Z軸升降臺15，Z軸升降臺15上由Z軸電機17連接的絲桿上配置固定架19，固定架19固定旋轉電機20，并連接該打印頭(圖8)。
[0028]熱熔腔體I上方連接彈性耐高溫光滑面軟管16的一頭，彈性耐高溫光滑面軟管16另一頭固定在3D打印機X軸Y軸架構5頂上的框架上，熱熔腔體I邊設置發熱管6和溫度傳感器7。
[0029]擠壓栗2與熱熔腔體I于合為一體，上部設置擠壓電機4。在擠壓栗2和熱熔腔體I下端設置大孔徑的母噴嘴31，長距離排列多孔噴頭3作為子噴嘴套接在母噴嘴31上。長距離排列多孔噴頭3上面設置一排微型孔10，每個微型孔10相隔的距離大于2倍以上微型孔孔徑的長度，為L距離12，微型孔10 —直排列到接近噴頭面的邊沿9的位置。
[0030]下面結合實施例對本發明作進一步的描述實施方法步驟，即交叉編織方法。
[0031]a)在3D打印時，制造布面料的原始材料、添加劑、顏料送入彈性耐高溫光滑面軟管16，該彈性耐高溫光滑面軟管16上頭固定在3D打印機架構上，下端固定在熱熔腔I上，利用打印頭來回的移動，牽引軟管同時抖動，使粒子顆粒自動向下滑動而實現連續補充，輸送到熱熔腔I直接熱熔后，由擠壓栗2的擠壓輸出熱熔材料，通過長距離排列的多孔噴頭3擠出熔絲，3D打印機控制系統牽引打印頭(圖8 )在X軸Y軸方向精確的移動，因長距離排列的多孔噴頭3上為一排的微型孔10，且每個微型孔10相隔較長的L距離12，所以打印出的為一排稀疏的平行線熔絲11，平行線同樣為L間距14，往復多次，多排相拼起來即形成由平行線組成的足夠寬的一編線層(圖3)，且每個線的間隔相等。
[0032]b)然后通過Z軸控制臺15抬升打印頭(圖8)，同時打印頭(圖8)由旋轉電機20旋轉一定的角度，比如90°，以相同的方式開始打印第二次層線，形成二編線層(圖4)。第二次層線同樣為一層稀疏的平行線熔絲11，第二次打印在交叉遇到第一次層線的平行線熔絲11時，因擠出材料的熱熔特性，形成一個個融合為一體的牢固的結點21，除了微凸的結點21夕卜，在中間的間隔處，第二次的層線因自身熱熔特性而下垂到第一次層線相同的高度，從而使第二次的層線和在結構上依然合并在第一個層面里。
[0033]c)打印頭(圖8)由旋轉電機20反方向旋轉相同的角度，長距離排列的多孔噴頭3在第一次層線橫向起點13的坐標位置，沿第一次層線垂直方向上向內平移一個孔徑以上的LI固定距離22，緊挨著第一次的層線邊上開始，由長距離排列多孔噴頭3擠出的平行線熔絲11打印第三次層線，該平移的固定距離即為布面料的LI線間隔22，第三次的層線和第一次的層線平行，形成三編線層(圖5)。第三次的層線和第二次的層線交叉，形成和上次微凸結點在相同高度的結點，同樣在中間的間隔處，第三次的層線因自身熱熔特性而下垂到第一個面層相同的高度，從而使第三次的層線和在結構上依然合并在第一個層面里。
[0034]d)接著打印頭(圖8)再正方向旋轉相同的角度，在第二次層線縱向起點126的坐標位置，沿第二次層線垂直方向上向內平移一個孔徑以上的固定距離LI，緊挨著第二次的層線邊上打印第四次層線，且第四次的層線和第一，第三次的層線交叉，形成四編線層(圖
6)0
[0035]e)依次類推打印每次層線時打印頭正反旋轉相同的角度，每個奇數層線平行，每打印一個奇數層線，打印頭都沿該層線垂直方向繼續再平移線間隔LI，且每個奇數層線打印時的橫向起點13在一條直線上；每個偶數層線平行，每打印一個偶數層線，打印頭都沿該層線垂直方向方向繼續再平移線間隔LI，且每個偶數層線打印時的縱向起點126在一條直線上。以此方式，直至縱向和橫向的平行線間的間隔被打印填滿，即整層排滿熔絲線，使每根熔絲線通過結點21牢固熔接時同時形成交叉編織結構23，從而完成了單層編織型布面料(圖7) 3D打印制造。
[0036]f)重復a)至e)步驟多次疊加打印單層編織型布面料時，即完成3D打印制造厚交叉編織型布面料。
[0037]g)當長距離排列的多孔噴頭3平移的固定距離即布面料的LI線間隔22接近O時，就制作了緊密型布面料，控制結點處的孔隙大小，尤其是控制多層的厚布面料孔隙的散分布，可以實現防水透氣布面料的制造。當布面料的LI線間隔22較寬時，可以實現疏松布面料的制造。
[0038]以上示意性地對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性地設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種制造編織型布面料的3D打印裝置，其特征在于:包括熱熔腔體、擠壓栗、長距離排列多孔噴頭、旋轉電機、Z軸升降臺，其中，由熱熔腔體、擠壓栗、長距離排列多孔噴頭、旋轉電機共同構成打印頭，在X軸上設置Z軸升降臺，Z軸升降臺通過固定架連接該打印頭，3D打印機框架上固定彈性耐高溫光滑面軟管的一頭，打印頭的熱熔腔體和擠壓栗的上端固定彈性耐高溫光滑面軟管的另一頭，熱熔腔體和擠壓栗的下端安裝長距離排列多孔噴頭。2.根據權利要求1所述的一種制造編織型布面料的3D打印裝置，其特征在于:所述的熱熔腔體，為發熱腔體，內置發熱器件和溫度傳感器，彈性耐高溫光滑面軟管由打印頭來回的抖動作為自身輸送的動力源，滑入的粒子顆粒在熱熔腔體熱熔。3.根據權利要求1所述的一種制造編織型布面料的3D打印裝置，其特征在于:所述的擠壓栗，為螺桿栗或齒輪栗的壓力栗裝置。4.根據權利要求1所述的一種制造編織型布面料的3D打印裝置，其特征在于:所述的長距離排列多孔噴頭，為3D打印編織型布面料時使用的專用噴頭，在擠壓栗和熱熔腔體下端設置大孔徑的母噴嘴，長距離排列多孔噴頭作為子噴嘴套接在母噴嘴上，長距離排列多孔噴頭上面設置一排微型孔，每個微型孔相隔的距離大于2倍以上微型孔孔徑的長度，微型孔一直排列到接近噴頭面的邊沿的位置。5.一種實施方法，為交叉編織方法，其步驟: a)通過長距離排列多孔噴頭擠出一排稀疏的平行線熔絲，多排次相拼打印第一次層線，形成一編線層， b)然后打印頭旋轉一定的角度，打印第二次層線，形成二編線層， c)接著打印頭反方向旋轉相同的角度，在第一次橫向起點的坐標位置，沿第一次層線的垂直方向上向內平移一個孔徑以上的固定距離LI，打印第三次層線，形成三編線層， d)打印頭再正方向旋轉相同的角度，在第二次層線縱向起點的坐標位置，沿第二次層線垂直方向上向內平移一個孔徑以上的固定距離LI，緊挨著第二次的層線邊上打印第四次層線，形成四編線層， e)依次類推打印每次層線時打印頭正反旋轉相同的角度，每個奇數層線平行，每打印一個奇數層線，打印頭都沿該層線垂直方向繼續再平移線間隔LI，且每個奇數層線打印時的橫向起點在一直線上，每個偶數層線平行，每打印一個偶數層線，打印頭都沿該層線垂直方向方向繼續再平移線間隔LI，且每個偶數層線打印時的縱向起點在一直線上，直至整層排滿熔絲線，制造出單層編織型布面料， f)重復a)至e)步驟多次疊加打印單層編織型布面料時，選擇性完成打印厚布面料。
【文檔編號】B29C67/00GK105984135SQ201510041441
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月27日
【發明人】周加華
【申請人】常州市東科電子科技有限公司