本發(fā)明涉及一種打印機(jī)的擠出成型裝置和方法，尤其是一種陶瓷3D打印擠出成型裝置和方法，屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3D打印技術(shù)目前一種新興快速成型技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀、絲狀、膏體狀等材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。而陶瓷材料的3D打印成型技術(shù)及工藝，目前分為直接成型和間接成型兩種成型方法，直接成型采用選擇性激光燒結(jié)成型，直接得到陶瓷產(chǎn)品，成型速度快，精度高，但能耗高，對材料和打印機(jī)的要求高，因而成本高昂，不利于3D打印的大規(guī)模推廣和使用。間接成型采用高分子材料作為載體對陶瓷顆粒包覆，在打印時(shí)需進(jìn)行加熱，通常在擠出噴頭上添加加熱裝置和測溫裝置，并通過外部的控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)擠出絲料的溫度，以確保打印能夠精度滿足要求，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且擠出部件容易損壞，影響打印質(zhì)量和打印機(jī)的使用壽命，因此需要改進(jìn)。

通過對國內(nèi)專利進(jìn)行檢索，發(fā)現(xiàn)有相關(guān)專利，舉例如下：

1.專利申請?zhí)朇N201620492520.3，名稱為“一種用于陶瓷3D打印機(jī)的陶瓷粉料的輸出裝置”的實(shí)用新型專利公開了一種用于陶瓷3D打印機(jī)的陶瓷粉料的輸出裝置，其包括螺線管閥門、腔體、軸環(huán)擋板部件、噴嘴、粉料腔體、上粉管部件和陶瓷粉貯存器，所述螺線管閥門設(shè)于所述腔體的頂端，所述粉料腔體通過軸環(huán)擋板部件與所述腔體相連通，所述噴嘴設(shè)于所述粉料腔體的下端，所述上粉管部件設(shè)于所述軸環(huán)擋板部件的下部且與噴嘴的上部相連通，所述陶瓷粉貯存器垂設(shè)于所述上粉管部件的頂部。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，而且能夠有效的防止陶瓷粉料的凝塊以及陶瓷粉料在壓力輸出過程中的堵塞噴嘴現(xiàn)象。

2.專利申請?zhí)朇N201610347058.2，名稱為“一種用于陶瓷3D打印機(jī)的輸出裝置”的發(fā)明專利公開了一種用于陶瓷3D打印機(jī)的輸出裝置，包括安裝在3D打印機(jī)機(jī)頭上的料桶，在料桶的底部設(shè)有陶泥噴嘴，在料桶內(nèi)設(shè)有活塞；還包括空壓壓縮機(jī)，空壓壓縮機(jī)通過管道連接儲氣罐，儲氣罐通過氣管連接所述料桶，在氣管上連接恒壓閥，所述空壓壓縮機(jī)和恒壓閥均由所述3D打印機(jī)的控制裝置控制驅(qū)動。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：能夠應(yīng)用于陶瓷復(fù)合類材料，水泥等建筑材料的打印，降低人工成本，實(shí)現(xiàn)了3D陶瓷打印機(jī)的高精度精確打印，實(shí)現(xiàn)了陶瓷材料的復(fù)合加工，解決了因陶瓷易碎，體積大，難于運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)，降低了大量的運(yùn)輸成本。

3.專利申請?zhí)枺Q為“一種陶瓷材料的3D打印成型方法”的發(fā)明專利公開了一種陶瓷材料的3D打印成型方法，采用具有低溫冷凍特性的溶膠與陶瓷或金屬等粉體混合制備成具有冷凍凝膠性質(zhì)的漿料，漿料通過打印頭噴射在低溫的打印平臺上冷凍、凝膠固化，逐層打印得到各類材料和產(chǎn)品。本發(fā)明利用某些溶膠在低溫冷凍狀態(tài)下會凝膠固化的特性，原材料制備工藝簡便快捷，成本低，只要能夠在冷凍狀態(tài)下凝膠固化即可，拓展了3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

以上專利雖然都涉及到陶瓷3D打印機(jī)的成型裝置或方法，但裝置中仍然結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，打印精度不高，方法中對設(shè)備和條件要求高，不適合推廣使用。因此需要改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決當(dāng)前陶瓷3D打印中存在的問題，提出了一種簡單耐用且精度較高的陶瓷3D打印擠出成型裝置和方法。

本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)手段為：一種陶瓷3D打印擠出成型裝置，包括儲料部分、控制部分和擠出部分；儲料部分儲存用于打印的陶瓷材料，其位于控制部分的側(cè)上方；控制部分控制擠出部分對陶瓷材料的打印，其固定于擠出部分的上方；擠出部分對陶瓷材料進(jìn)行擠出，使其成型。

進(jìn)一步地，儲料部分通過輸送管道與擠出部分連接；控制部分通過連接螺栓固定在擠出部分上方，且控制部分與擠出部分之間通過聯(lián)軸器進(jìn)行連接，控制部分通過控制聯(lián)軸器對擠出部分進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，儲料部分包括儲料罐，儲料罐下方有出料口，出料口與輸送管道連接，儲料罐內(nèi)儲存的陶瓷材料在壓縮空氣的作用下從出料口流出，經(jīng)過輸送管道流至擠出部分。

進(jìn)一步地，控制部分包括步進(jìn)電機(jī)，其順轉(zhuǎn)時(shí)帶動聯(lián)軸器順轉(zhuǎn)，控制擠出部分將陶瓷材料進(jìn)行擠出打??；其逆轉(zhuǎn)時(shí)帶動聯(lián)軸器逆轉(zhuǎn)，控制擠出部分停止擠出打印陶瓷材料。

進(jìn)一步地，壓縮空氣采用二位三通電磁閥控制陶瓷材料的輸送及及時(shí)停止，提高了打印的精度。

進(jìn)一步地，擠出部分包括擠出套、擠出頭和擠料器；擠出頭固定在擠出套底端，擠料器設(shè)置在擠出套的內(nèi)部。

進(jìn)一步地，擠出套為倒“卜”字形結(jié)構(gòu)的分支圓筒，圓筒的分支部分與輸送管道連接，打印時(shí)陶瓷材料從輸送管道流入分支部分的腔體內(nèi)，然后通過擠料器擠出；圓筒的直筒部分下端的外周設(shè)有用于固定本裝置的凸臺，圓筒的直筒部分頂部設(shè)有固定連接螺栓的固定塊，圓筒的直筒部分內(nèi)部設(shè)有擠料器。

進(jìn)一步地，擠出頭為螺桿閥，螺桿閥的螺桿為變螺距螺桿，螺桿的初始螺距為15-30mm，出口端螺距為5-10mm，以保證陶瓷漿料能處于不斷增壓的過程擠出。

進(jìn)一步地，擠料器包括螺桿，螺桿通過聯(lián)軸器受步進(jìn)電機(jī)控制，且螺桿與聯(lián)軸器之間通過骨架油封進(jìn)行密封。

進(jìn)一步地，螺桿采用聚四氟乙烯材料，打印時(shí)不會粘住陶瓷材料，摩擦阻力非常小，保證材料流動的順暢，防止氣泡的產(chǎn)生。

進(jìn)一步地，本裝置還包括外部加熱部分，加熱部分放置在打印平臺外周，對打印擠出的陶瓷坯體進(jìn)行烘烤，加快坯體的干燥速度，加快了打印的速度。

進(jìn)一步地，加熱部分為紅外加熱器，數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)；當(dāng)數(shù)量為多個(gè)時(shí)，均勻放置于打印平臺的四周，保證每次打印出來的陶瓷材料干燥時(shí)間的同步性，防止坯體變形。

一種陶瓷3D打印擠出成型方法，即將陶瓷材料裝入儲料罐，啟動紅外加熱器，將計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)好的三維模型信息轉(zhuǎn)換成加工代碼，發(fā)送至3D打印機(jī)；（一）步進(jìn)電機(jī)順轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動螺桿順轉(zhuǎn)，儲料罐中的陶瓷材料在壓縮空氣作用下通過輸送管道流入擠出套，隨著螺桿的順轉(zhuǎn)從擠出頭流出，在打印平臺上形成一層薄層；（二）步進(jìn)電機(jī)逆轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動螺桿逆轉(zhuǎn)，阻止陶瓷材料從擠出頭流出，同時(shí)紅外加熱器對打印出來的薄層進(jìn)行烘烤；當(dāng)打印出來的薄層被烘干后重復(fù)步驟（一）和（二），直到整個(gè)陶瓷坯體打印完成。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，且采用二位三通電磁閥與螺桿閥控制陶瓷材料的輸送及及時(shí)停止，提高了打印的精度。

2.本發(fā)明螺桿采用聚四氟乙烯材料，打印時(shí)不會粘住陶瓷材料，摩擦阻力非常小，保證材料流動的順暢，防止氣泡的產(chǎn)生。

3.本發(fā)明設(shè)置的外部加熱部分對打印擠出的陶瓷坯體進(jìn)行烘烤，加快坯體的干燥速度，加快了打印的速。

4. 本發(fā)明的擠出頭為螺桿閥，且采用變螺距擠出，在打印過程中能精確擠出，提高了打印的精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體示意圖；

其中：1.儲料罐，2.輸送管道，3. 步進(jìn)電機(jī)，4.連接螺栓，5.聯(lián)軸器，6.骨架油封，7.腔體，8.螺桿，9.凸臺，10.擠出頭，11.擠出套，12.紅外加熱器，13.固定塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對此發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種陶瓷3D打印擠出成型裝置，包括儲料部分、控制部分和擠出部分；儲料部分儲存用于打印的陶瓷材料，其位于控制部分的側(cè)上方；控制部分控制擠出部分對陶瓷材料的打印，其固定于擠出部分的上方；擠出部分對陶瓷材料進(jìn)行擠出，使其成型。

進(jìn)一步地，儲料部分通過輸送管道2與擠出部分連接；控制部分通過連接螺栓4固定在擠出部分上方，且控制部分與擠出部分之間通過聯(lián)軸器5進(jìn)行連接，控制部分通過控制聯(lián)軸器5對擠出部分進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，儲料部分包括儲料罐1，儲料罐1下方有出料口，出料口與輸送管道2連接，儲料罐1內(nèi)儲存的陶瓷材料在壓縮空氣的作用下從出料口流出，經(jīng)過輸送管道2流至擠出部分。

進(jìn)一步地，控制部分包括步進(jìn)電機(jī)3，其順轉(zhuǎn)時(shí)帶動聯(lián)軸器5順轉(zhuǎn)，控制擠出部分將陶瓷材料進(jìn)行擠出打??；其逆轉(zhuǎn)時(shí)帶動聯(lián)軸器5逆轉(zhuǎn)，控制擠出部分停止擠出打印陶瓷材料。

進(jìn)一步地，步進(jìn)電機(jī)3采用二位三通電磁閥控制擠出部分對陶瓷材料的輸送及及時(shí)停止，提高了打印的精度。

進(jìn)一步地，擠出部分包括擠出套11、擠出頭10和擠料器；擠出頭10固定在擠出套11底端，擠料器設(shè)置在擠出套11的內(nèi)部。

進(jìn)一步地，擠出套11為倒“卜”字形結(jié)構(gòu)的分支圓筒，圓筒的分支部分與輸送管道2連接，打印時(shí)陶瓷材料從輸送管道2流入分支部分的腔體7內(nèi)，然后通過擠料器擠出；圓筒的直筒部分下端的外周設(shè)有用于固定本裝置的凸臺9，圓筒的直筒部分頂部設(shè)有固定連接螺栓4的固定塊13，圓筒的直筒部分內(nèi)部設(shè)有擠料器。

進(jìn)一步地，擠出套11為不銹鋼套管。

進(jìn)一步地，擠出頭10為螺桿閥，螺桿閥的螺桿為變螺距螺桿，螺桿的初始螺距為15mm，出口端螺距為5mm，以保證陶瓷漿料能處于不斷增壓的過程擠出，在打印過程中能精確擠出，提高了打印的精度。

進(jìn)一步地，擠料器包括螺桿8，螺桿8通過聯(lián)軸器5受步進(jìn)電機(jī)3控制，且螺桿8與聯(lián)軸器5之間通過骨架油封6進(jìn)行密封。

進(jìn)一步地，螺桿8采用聚四氟乙烯材料，打印時(shí)不會粘住陶瓷材料，摩擦阻力非常小，保證材料流動的順暢，防止氣泡的產(chǎn)生。

進(jìn)一步地，本裝置還包括外部加熱部分，加熱部分放置在打印平臺附近，對打印擠出的陶瓷坯體進(jìn)行烘烤，加快坯體的干燥速度，加快了打印的速。

進(jìn)一步地，加熱部分為紅外加熱器12，數(shù)量兩個(gè)，對稱放置于打印平臺的兩端，保證每次打印出來的陶瓷材料干燥時(shí)間的同步性，防止坯體變形。

實(shí)施例二

本實(shí)施例與實(shí)施例一原理相同，只是細(xì)節(jié)部位有所不同。一種陶瓷3D打印擠出成型裝置，包括儲料部分、控制部分和擠出部分；儲料部分儲存用于打印的陶瓷材料，其位于控制部分的側(cè)上方；控制部分控制擠出部分對陶瓷材料的打印，其固定于擠出部分的上方；擠出部分對陶瓷材料進(jìn)行擠出，使其成型。

進(jìn)一步地，儲料部分通過輸送管道2與擠出部分連接；控制部分通過連接螺栓4固定在擠出部分上方，且控制部分與擠出部分之間通過聯(lián)軸器5進(jìn)行連接，控制部分通過控制聯(lián)軸器5對擠出部分進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，儲料部分包括儲料罐1，儲料罐1下方有出料口，出料口與輸送管道2連接，儲料罐1內(nèi)儲存的陶瓷材料在壓縮空氣的作用下從出料口流出，經(jīng)過輸送管道2流至擠出部分。

進(jìn)一步地，控制部分包括步進(jìn)電機(jī)3，其順轉(zhuǎn)時(shí)帶動聯(lián)軸器5順轉(zhuǎn)，控制擠出部分將陶瓷材料進(jìn)行擠出打印；其逆轉(zhuǎn)時(shí)帶動聯(lián)軸器5逆轉(zhuǎn)，控制擠出部分停止擠出打印陶瓷材料。

進(jìn)一步地，壓縮空氣采用二位三通電磁閥控制陶瓷材料的輸送及及時(shí)停止，提高了打印的精度。

進(jìn)一步地，擠出部分包括擠出套11、擠出頭10和擠料器；擠出頭10固定在擠出套11底端，擠料器設(shè)置在擠出套11的內(nèi)部。

進(jìn)一步地，擠出套11為倒“卜”字形結(jié)構(gòu)的分支圓筒，圓筒的分支部分與輸送管道2連接，打印時(shí)陶瓷材料從輸送管道2流入分支部分的腔體7內(nèi)，然后通過擠料器擠出；圓筒的直筒部分下端的外周設(shè)有用于固定本裝置的凸臺9，圓筒的直筒部分頂部設(shè)有固定連接螺栓4的固定塊13，圓筒的直筒部分內(nèi)部設(shè)有擠料器。

進(jìn)一步地，擠出頭10為螺桿閥，螺桿閥的螺桿為變螺距螺桿，螺桿的初始螺距為30mm，出口端螺距為10mm，以保證陶瓷漿料能處于不斷增壓的過程擠出，在打印過程中能精確擠出，提高了打印的精度。

進(jìn)一步地，擠料器包括螺桿8，螺桿8通過聯(lián)軸器5受步進(jìn)電機(jī)3控制，且螺桿8與聯(lián)軸器5之間通過骨架油封6進(jìn)行密封。

進(jìn)一步地，螺桿8采用聚四氟乙烯材料，打印時(shí)不會粘住陶瓷材料，摩擦阻力非常小，保證材料流動的順暢。

進(jìn)一步地，本裝置還包括外部加熱部分，加熱部分放置在打印平臺附近，對打印擠出的陶瓷坯體進(jìn)行烘烤，加快坯體的干燥速度，加快了打印的速度。

進(jìn)一步地，加熱部分為紅外加熱器12，數(shù)量三個(gè)，均勻放置于打印平臺的四周，保證每次打印出來的陶瓷材料干燥時(shí)間的同步性，防止坯體變形。

很顯然，上述實(shí)施例只是結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述；所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

通過實(shí)施例的描述可以清楚看出本發(fā)明可以歸結(jié)為涉及一種陶瓷3D打印擠出成型方法，即將陶瓷材料裝入儲料罐，啟動紅外加熱器，將計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)好的三維模型信息轉(zhuǎn)換成加工代碼，發(fā)送至3D打印機(jī)；（一）步進(jìn)電機(jī)順轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動螺桿順轉(zhuǎn)，儲料罐中的陶瓷材料在壓縮空氣作用下通過輸送管道流入擠出套，隨著螺桿的順轉(zhuǎn)從擠出頭流出，在打印平臺上形成一層薄層；（二）步進(jìn)電機(jī)逆轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動螺桿逆轉(zhuǎn)，阻止陶瓷材料從擠出頭流出，同時(shí)紅外加熱器對打印出來的薄層進(jìn)行烘烤；當(dāng)打印出來的薄層被烘干后重復(fù)步驟（一）和（二），直到整個(gè)陶瓷坯體打印完成。

由此可見，本發(fā)明還具有以下有益效果：

1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，且采用二位三通電磁閥與螺桿閥控制陶瓷材料的輸送及及時(shí)停止，提高了打印的精度。

2.本發(fā)明螺桿采用聚四氟乙烯材料，打印時(shí)不會粘住陶瓷材料，摩擦阻力非常小，保證材料流動的順暢，防止氣泡的產(chǎn)生。

3.本發(fā)明設(shè)置的外部加熱部分對打印擠出的陶瓷坯體進(jìn)行烘烤，加快坯體的干燥速度，加快了打印的速度。

4. 本發(fā)明的擠出頭為螺桿閥，且采用變螺距擠出，在打印過程中能精確擠出，提高了打印的精度。