一种相转化陶瓷3D打印设备的制作方法

一种相转化陶瓷3d打印设备
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种相转化陶瓷3d打印设备。


背景技术：

2.陶瓷作为一种传统的无机非金属材料，具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点，已在国民经济各领域得到广泛应用。
3.陶瓷3d打印具有逐层打印成型的特点，相比于传统陶瓷制造工艺的最大优势在于制作精度高、制作周期短、可实现个性化制作、制作材料的多样性以及制作成本相对较低。目前常见的3d打印方法主要有：薄材叠加制造(laminated objected manufacturing，lom)、熔融沉积造型(fused deposition modeling，fdm)、光固化成型(stereo lithography，sla)、选择性激光焰化(selective laser melting，slm)、选择性激光烧结(selective laser sintering，sls)、三维打印法(3d printing，3dp)等。
4.但这些各具特色的3d打印技术难以适应多种材料，往往需要针对于某一种特性的陶瓷性能，研制出一种对应的3d打印技术。目前，国内外陶瓷的直接3d快速成型工艺均尚未成熟。
5.专利(cn 111792928 a)介绍了一种采用非溶剂致相分离技术与3d打印相结合的方式制备陶瓷的方法。该方法制备的陶瓷浆料流动性和稳定性好，固相含量适当，打印出的浆料具有优良的形状保持能力，煅烧后制得的陶瓷样品多孔且不容易产生裂纹。同时，通过3d打印技术使其成型，样品的成型精度高、形状可控、工艺简单、成本低，还可制备复杂几何形状的陶瓷零件。而且，通过有机溶剂和陶瓷粉末的比例可以调控孔隙率大小，实现多级孔结构。
6.采用此方法制备陶瓷是陶瓷制备的一种新思路，未有专门实现其工艺的打印装置。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种成型精度高、形状可控、工艺简单的相转化陶瓷3d打印设备。
8.本实用新型一种相转化陶瓷3d打印设备，包括3d打印装置和设置在所述3d打印装置正下方的溶剂槽，所述溶剂槽内设有可上下升降的工作平台。
9.进一步的，所述工作平台包括安装座、升降组件和工作板，所述安装座安装在所述溶剂槽的槽底，所述升降组件竖直设置在所述安装座上，所述工作板设置在所述升降组件的顶端。
10.进一步的，所述升降组件包括升降杆和控制所述升降杆升降的升降控制模块。
11.进一步的，所述3d打印装置包括3d打印机头和控制所述3d打印机头运动的控制机构。
12.进一步的，所述的3d打印机头包括浆料筒、针头和气压控制模块，所述针头安装于
所述浆料筒的一端，所述浆料筒的另一端通过导气管与气压控制模块连通。
13.进一步的，所述针头最大直径为0.1～1.5mm。
14.进一步的，所述针头材质为塑料针头、金属针头或玻璃针头。
15.进一步的，所述针头的横截面的形状为圆形、同心环形、椭圆形、方形或菱形。
16.进一步的，所述3d打印装置包括还包括底座，所述溶剂槽设置在所述底座上。
17.本实用新型一种相转化陶瓷3d打印设备的过程如下：本发明采用将陶瓷粉末加入到粘结剂和有机溶剂的混合溶液中搅拌均匀的方法得到浆料，进行逐层打印，借助3d打印装置精细控制陶瓷层厚，逐层打印过程中，每打印完一层，工作平台下降一层厚度的距离，样品达到两层以上后开始与溶剂槽中的无机溶剂接触进行相转化，直至打印工作结束后，工作平台完全下降到底端，使样品完全浸入无机溶剂中进行相转化，使之固化，得到陶瓷初坯。最后将陶瓷坯体整体取出进行干燥烧结，可得到3d打印陶瓷件。
18.本实用新型优化了基于非溶剂致相分离技术的3d打印陶瓷过程，使其过程更加方便；本实用新型通过可升降的工作平台装置和溶剂槽装置，实现了打印与溶剂置换的整个过程，设备构造简单。本实用新型实现了打印过程与溶剂置换过程同时进行，打印过程中下层样品先固化完成，从而可以更好的盛接上层样品，一定程度上避免了打印过程中出现坍塌的情况，有利于多层样品的打印。
附图说明
19.图1为本实用新型一种相转化陶瓷3d打印设备的结构示意图。
20.1、3d打印装置；11、3d打印机头；111、浆料筒；112、针头；113、气压控制模块；114、导气管；12、控制机构；13、底座；2、溶剂槽；3、工作平台；31、安装座；32、升降组件；321、升降杆；322、升降控制模块；33、工作板。
具体实施方式
21.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
22.如图1所示，本实用新型一种相转化陶瓷3d打印设备，包括3d打印装置1和设置在3d打印装置1正下方的溶剂槽2，溶剂槽2内设有可上下升降的工作平台3。
23.本实用新型一种相转化陶瓷3d打印设备的过程如下：本发明采用将陶瓷粉末加入到粘结剂和有机溶剂的混合溶液中搅拌均匀的方法得到浆料，进行逐层打印，借助3d打印装置1精细控制陶瓷层厚，逐层打印过程中，每打印完一层，工作平台3下降一层厚度的距离，样品达到两层以上后开始与溶剂槽2中的无机溶剂接触进行相转化，直至打印工作结束后，工作平台3完全下降到底端，使样品完全浸入无机溶剂中进行相转化，使之固化，得到陶瓷初坯。最后将陶瓷坯体整体取出进行干燥烧结，可得到3d打印陶瓷件。
24.本实用新型优化了基于非溶剂致相分离技术的3d打印陶瓷过程，使其过程更加方便；本实用新型通过可升降的工作平台3装置和溶剂槽2装置，实现了打印与溶剂置换的整个过程，设备构造简单。本实用新型实现了打印过程与溶剂置换过程同时进行，打印过程中下层样品先固化完成，从而可以更好的盛接上层样品，一定程度上避免了打印过程中出现坍塌的情况，有利于多层样品的打印。
25.工作平台3的结构有多种，在这里不做限定，工作平台3可以包括安装座31、升降组件32和工作板33，安装座31安装在溶剂槽2的槽底，升降组件32竖直设置在安装座31上，工作板33设置在升降组件32的顶端。升降组件32升降带动工作板33上下运动。
26.升降组件32的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，升降组件32可以包括升降杆321和控制升降杆321升降的升降控制模块322，升降杆321实现工作平台3的升降，在3d打印时，每打印完一层，升降控制模块322控制升降杆321下降，使工作平台3下降一层厚度的距离，样品打印结束后会将工作平台3降至最低。
27.3d打印装置1的结构有多种，在这里不做限定，在本实施例中，3d打印装置1可以包括3d打印机头11和控制3d打印机头11运动的控制机构12。控制机构12根据模型建立、模型分层等设计，控制3d打印机头11沿着预定路径挤出陶瓷浆料。
28.3d打印机头11可以包括浆料筒111、针头112和气压控制模块113，针头112安装于浆料筒111的一端，浆料筒111的另一端通过导气管114与气压控制模块113连通，气压控制模块113提供的供料气压为0.4mpa
‑
0.8mpa，且设置有用于手动调整气压的手动旋钮。
29.其中，针头112最大直径可以为0.1～1.5mm。
30.其中，针头112材质为塑料针头112、金属针头112或玻璃针头112。
31.其中，针头112的横截面的形状为圆形、同心环形、椭圆形、方形或菱形。
32.3d打印装置1包括还可以包括底座13，溶剂槽2设置在底座13上，选择去离子水为与有机溶剂互溶的无机溶剂，溶剂槽2中加入适量的去离子水，随着打印的进行，工作板33逐渐下降，工作平台3会在样品打印了四层后开始与去离子水接触并开始固化，打印结束后，3d打印机头11通过控制机构12会回零，工作板33则会通过升降杆321降到最低，样品完全沉浸在去离子水中进行溶剂交换，进而固化成型，形成具有一定强度的陶瓷配体。
33.以上未涉及之处，适用于现有技术。
34.虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。