三維造型打印裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供的三維造型打印裝置，包括打印噴頭，用于噴射UV墨水及液體支撐材料；驅(qū)動裝置，用于支撐并驅(qū)動打印噴頭做X-Y向運動；成型室，包括四周封閉的內(nèi)壁和位于內(nèi)壁底部的建造平臺；建造平臺可沿內(nèi)壁上下移動，且建造平臺與內(nèi)壁之間形成液封；打印噴頭包括：儲存腔，儲存腔中容納有裝有UV墨水的容器盒和裝有液體支撐材料的容器盒；噴孔，噴孔位于儲存腔的下方，并分別與容器盒連通；紫外燈，紫外燈靠近噴孔出口平面并位于噴孔的側(cè)端。本實用新型利用普通噴墨打印機的打印噴頭作為成型材料和支撐材料噴頭，并且成型后基本不需要清理支撐物的三維造型打印裝置。
【專利說明】三維造型打印裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及三維物體和支撐的物體成型裝置，具體說是一種利用UV墨水逐層打印成型方式制作三維物體和支撐的打印裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的打印機主要是在紙張上打印文字和圖像，或者在其他的打印介質(zhì)例如瓷磚、卡片、文具、禮品等物體上打印，打印的都是平面而非立體的信息，對于彩色打印機，其打印頭連接有多個容納不同顏色墨水的容器盒，每一容器盒與打印頭上的若干個噴孔連通。現(xiàn)在也有制作三維立體物體的設(shè)備，但是耗時較長，還需要模具等輔助設(shè)施，也有快速成型技術(shù)，但是設(shè)備也比較大，都沒有辦法實現(xiàn)桌面化、小型化、快速化地制作三維立體物體。另外三維物體成型過程中一些懸空的地方需要一些材料來支撐，通常選用的都是一些噴射可固化的材料如蠟等，這就導(dǎo)致做三維物體成型件需要準(zhǔn)備不同材料，過程復(fù)雜，且成型后分離支撐件的過程非常復(fù)雜，另外由于成型材料與支撐材料多通過熱壓擠出的，因此整個的成型精度都不是特別高。
[0003]現(xiàn)有的三維造型打印裝置包括打印噴頭、驅(qū)動裝置和成型室，驅(qū)動裝置可以帶動打印噴頭在水平面的X-Y方向移動，同時也可以垂直于水平面的Z方向上移動；成型室包括四周封閉的內(nèi)壁和位于所述內(nèi)壁底部的建造平臺，打印噴頭在成型室內(nèi)壁圍成的區(qū)域內(nèi)移動，并從建造平臺開始噴射第一層的成型材料和支撐材料，支撐材料是一種特殊的粉末，而成型材料為一種液態(tài)試劑，該粉末和液態(tài)試劑的結(jié)合物在電磁射線的照射下會固化。在打印過程中，先由計算機計算出三維物體每一層的參數(shù)的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送給打印噴頭，由打印噴頭按照每一層的參數(shù)逐層打印出三維物體，在打印之前要事先鋪上一層粉末，然后再噴射液體試劑，每層打印完畢后利用電磁射線進行固化，然后打印下一層，直到整個三維物體被打印出來，最后從成型室的上部取出三維物體，從成型室的下部排出粉末。該技術(shù)的缺點是:1、打印完成后，最 后還需要一個麻煩的清理過程，以清除粘附在三維物體上的粉末，該過程費時費力，不能滿足高效的生產(chǎn)要求；2、打印噴頭噴射的是特殊的液體試劑，無法采用普通的噴墨打印頭，制造成本較高；3、每打印一層之前需要先鋪一層粉末，打印過程較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的主要目的是提供一種可以采用普通噴墨打印機的噴頭作為成型材料和支撐材料噴頭、打印過程快捷且成型后基本不需要清理支撐物的三維造型打印裝置。
[0005]為實現(xiàn)上述主要目的，本實用新型提供的三維造型打印裝置，包括打印噴頭，用于噴射液態(tài)成型材料及液態(tài)支撐材料；驅(qū)動裝置，用于支撐并驅(qū)動打印噴頭做X-Y向運動；成型室，包括四周封閉的內(nèi)壁和位于內(nèi)壁底部的建造平臺；建造平臺可沿內(nèi)壁上下移動，且建造平臺與內(nèi)壁之間形成液封；打印噴頭包括:儲存腔，儲存腔中容納有裝有UV墨水的容器盒和裝有液體支撐材料的容器盒；噴孔，噴孔位于儲存腔的下方，并分別與容器盒連通；紫外燈，紫外燈靠近噴孔出口平面并位于噴孔的側(cè)端。
[0006]上述技術(shù)方案的打印裝置可以滿足在噴射成型材料的同時，噴射支撐材料，打印過程簡單快捷；另外，這種裝置采用液體支撐材料，在打印完畢后，只需將成型件從液體支撐材料中取出即可，免除了清理支撐物的麻煩。
[0007]進一步的，本實用新型提供的三維造型打印裝置，建造平臺相對內(nèi)壁固定，且建造平臺與內(nèi)壁之間形成液封；驅(qū)動裝置可驅(qū)動述打印噴頭做Z向運動。
[0008]這種技術(shù)方案中，打印噴頭能夠上下移動，而建造平臺固定不動，提供了逐層打印的另外一種技術(shù)方案。
[0009]進一步的，本實用新型提供的三維造型打印裝置，液態(tài)成型材料為UV墨水；液體支撐材料為蒸餾水、去離子水或無色墨水。
[0010]這種技術(shù)方案利用了 UV墨水不溶于蒸餾水等水性材料的特性完成打印，成本低廉、易于清理且滿足了采用普通噴墨打印機的噴頭即可完成打印的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型打印噴頭的剖視圖。
[0012]以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】
[0013]以下實施例介紹過程中針對的具體結(jié)構(gòu)或者零部件，僅作為本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實用新型的參考性例證，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施例描述技術(shù)方案的啟示下，還可以設(shè)計出或者摹制得到不超出本實用新型之技術(shù)范圍或者技術(shù)實質(zhì)的各種等同或者類似的技術(shù)特征。由此，如果用這種示例性說明來限制本實用新型權(quán)利要求所囊括的保護范圍是不適宜的。等同或類似于本實用新型的技術(shù)方案仍然屬于本實用新型權(quán)利要求的保護范圍。
[0014]鑒于本實用新型的驅(qū)動裝置和成型室等結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)基本相同，本文不再累述，本文僅就本實用新型的改進之處——打印噴頭進行詳細(xì)說明。
[0015]如圖1所示，打印噴頭10包括噴孔11、12、13和14，上述噴孔的上方設(shè)置有儲存腔20，儲存腔20中容納有裝有不同顏色液態(tài)UV材料的容器盒21、22和23和裝有蒸餾水的容器盒24。噴孔11、12、13和14分別與容器盒21、22、23和24相通。在噴孔11、12、13和14的出口位于同一噴孔面15上。在噴孔11、12、13和14的一側(cè)設(shè)置有紫外燈30，用于發(fā)射紫外線；液體的UV材料在紫外線的照射下會加速固化；紫外燈30所在平面略高于噴孔面15。打印裝置的運作過程如下:
[0016]首先建立三維物體的計算機實體模型，對其進行切片分層，得到每層的成型信息；由于本實施例采用蒸餾水作為支撐材料，為了使蒸餾水處于液體狀態(tài)，但同時又不致于使蒸餾水產(chǎn)生明顯的水蒸氣，并且當(dāng)將成型件取出時水溫不致太高，成型室60的溫度可以保持常溫，也可以使成型室60的溫度保持在大于0°C，小于60°C之間；
[0017]接著，計算機通過控制驅(qū)動裝置(圖中未顯示)驅(qū)動噴印噴頭10在X-Y-Z向上移動，并且將三維物體第一層的數(shù)據(jù)傳送給打印噴頭10，打印噴頭10根據(jù)計算機指令控制噴射的UV液態(tài)材料的位置、顏色和數(shù)量以及蒸餾水的位置和數(shù)量，在成型室的底面61上噴射第一層的UV液態(tài)材料50和蒸餾水70。UV液態(tài)材料50可以從打印噴頭10上的多個噴孔11、12和13中的至少一個中噴出；隨后用紫外燈30將UV液態(tài)材料50固化，形成與第一層成型信息形狀一樣的、有一定強度的層片；在不需要噴射UV材料的區(qū)域用打印噴頭10噴射蒸餾水70填充，作為下一層片的支撐，蒸餾水70從打印噴頭10的支撐液噴孔14中噴出，支撐液噴孔14與容納有蒸餾水的容器盒24相通。當(dāng)?shù)谝粚悠蛴⊥瓿珊?，打印噴頭10向上抬升，成型室60的邊緣62也隨著向上抬升，使打印噴頭10噴孔面15與打印面40始終保持在一個固定的距離，便于UV材料50的固化，該固定距離與每一層需要打印的層片的厚度相當(dāng)。
[0018]上述實施例中，打印噴頭10是由普通桌面噴墨打印機的噴頭改裝而來，體積小，且打印精度高。
[0019]在另外的實施例中，蒸餾水70可以被去離子水、無色墨水以及使UV固化物不容易晃動的液體所替代。另外，為了使打印噴頭10與噴孔面15保持一個固定的距離，也可以通過將成型室60的底面61向下移動一個固定距離實現(xiàn)，當(dāng)然，無論是哪一種方法，均需要在成型室60的邊緣62處做好防漏水處理。
[0020]然后，當(dāng)?shù)谝粚拥腢V液體材料固化后，計算機控制打印噴頭10再按照第二層的成型信息做設(shè)定的X-Y向打印運動，并在第一層片上按照成型信息噴射第二層的UV液體材料50，用紫外燈30將第二層的UV液態(tài)材料50固化，形成與第二層成型信息形狀一樣的、有一定強度的層片；由于第一層的UV固化材料與第二層的UV液體材料緊密接觸，當(dāng)?shù)诙悠袒瘯r，能夠與第一層片粘結(jié)成一個整體。在不需要噴射UV液體材料的區(qū)域，用打印噴頭10的噴孔14噴射第二層的蒸餾水70填充，作為下一層片的支撐。以此類推，按照上述步驟依次打印出每一層片，同時與上一層片粘結(jié)成一個整體，這樣層層粘結(jié)疊加，最終制造出三維物體及其支撐；
[0021]最后，當(dāng)成型完成后，直接將整個成型件從蒸餾水中取出，并對蒸餾水進行烘干，不需要特別的支撐材料的清理步驟。
【權(quán)利要求】
1.三維造型打印裝置，包括: 打印噴頭，用于噴射液態(tài)成型材料及液態(tài)支撐材料； 驅(qū)動裝置，用于支撐并驅(qū)動所述打印噴頭做X-Y向運動； 成型室，包括四周封閉的內(nèi)壁和位于所述內(nèi)壁底部的建造平臺； 其特征在于: 所述建造平臺可沿所述內(nèi)壁上下移動，且所述建造平臺與所述內(nèi)壁之間形成液封； 所述打印噴頭包括: 儲存腔，所述儲存腔中容納有裝有液態(tài)成型材料的容器盒和裝有液態(tài)支撐材料的容器盒; 噴孔，所述噴孔位于所述儲存腔的下方，并分別與所述容器盒連通； 紫外燈，所述紫外燈靠近所述噴孔出口所在平面并位于所述噴孔的側(cè)端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維造型打印裝置，其特征在于: 所述建造平臺相對所述內(nèi)壁固定，且所述建造平臺與所述內(nèi)壁之間形成液封； 所述驅(qū)動裝置可驅(qū)動所述打印噴頭做Z向運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維造型打印裝置，其特征在于: 所述液態(tài)成型材料為UV墨水； 所述液態(tài)支撐材料為蒸餾水、去離子水或無色墨水。
【文檔編號】B41J2/01GK203401811SQ201320459880
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】何永剛 申請人:珠海天威飛馬打印耗材有限公司