本發(fā)明屬于快速成型設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3d噴射打印裝置及其打印方法。

背景技術(shù)：

3d打印技術(shù)又稱為三維打印技術(shù)，是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，采用打印頭、噴嘴或其他打印技術(shù)逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3d打印的設(shè)計過程是：先通過計算機(jī)創(chuàng)建三維模型，再將三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即將3d數(shù)字模型轉(zhuǎn)化成2d數(shù)字模型，最后控制打印機(jī)逐層打印。該技術(shù)的缺點(diǎn)是制成零件的強(qiáng)度低、“臺階效應(yīng)”導(dǎo)致精度偏差大、材料的局限性及效率低。

噴射成型是把金屬熔融、液態(tài)金屬霧化、快速凝固、噴射沉積成形集成一個冶金操作流程中制成金屬材料產(chǎn)品的新工藝技術(shù)。該技術(shù)對于發(fā)展新材料、改革傳統(tǒng)工藝、提升材料性能都有重大作用。傳統(tǒng)噴射技術(shù)的缺點(diǎn)是對液體沖擊力大，容易促使液體偏移、固化劑滲透等問題，導(dǎo)致成型模型的精度質(zhì)量差，而不能被廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有3d打印技術(shù)存在產(chǎn)品強(qiáng)度較差、精度較低及效率低的不足，本發(fā)明提出了一種打印出的產(chǎn)品強(qiáng)度好、精度較高及效率高的3d噴射打印裝置及其打印方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種3d噴射打印裝置，包括：

三維建模模塊，用于建立三維模型；

模型輪廓成型模塊，根據(jù)三維模型提取三維模型的數(shù)據(jù)設(shè)定模具界限特征；

數(shù)字霧化金屬滴液模塊，包括數(shù)字流體發(fā)生器和數(shù)字噴射控制模塊，數(shù)字噴射控制模塊的輸出端與數(shù)字化噴射液流霧化模塊的輸入端連接用于驅(qū)動數(shù)字化噴射液流霧化模塊按照設(shè)定的順序與方向噴射，數(shù)字流體發(fā)生器根據(jù)三維模型的數(shù)據(jù)產(chǎn)生滴液；

成型模塊，成型模塊設(shè)有成型內(nèi)腔，成型模塊由不浸滴液的纖維布制備而成的，成型模塊的表面設(shè)有高強(qiáng)度超疏液涂層；

計算機(jī)控制模塊，其與三維建模模塊、模型輪廓成型模塊、數(shù)字霧化金屬滴液模塊、成型模塊控制連接。

優(yōu)選的，三維建模模塊通過計算機(jī)建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

優(yōu)選的，還設(shè)有金屬液供料機(jī)構(gòu)，包括坩堝和上通棒，上通棒豎直貫通設(shè)置于坩堝內(nèi)。

優(yōu)選的，數(shù)字流體發(fā)生器設(shè)置于坩堝的下方且其進(jìn)料口與坩堝的出料口連接，數(shù)字流體發(fā)生器內(nèi)設(shè)有數(shù)字流體導(dǎo)流管，數(shù)字流體導(dǎo)流管的底部設(shè)有噴嘴。

優(yōu)選的，成型模塊包括工作臺、基材和模具體，模具體設(shè)有成型內(nèi)腔，模具體內(nèi)且位于成型內(nèi)腔的周向設(shè)有小擋板，基材套設(shè)于模具體上，基材上設(shè)形態(tài)定位銷軸、擋板定位銷軸、彈簧和連接銷軸，形態(tài)定位銷軸均勻分布于成型內(nèi)腔周向，擋板定位銷軸設(shè)置于小擋板的兩側(cè)，連接銷軸連接設(shè)置于彈簧上且設(shè)置于小擋板的外側(cè)。

本發(fā)明還提供一種3d噴射打印方法，包括以下步驟：

s1、創(chuàng)建3d噴射打印所需要的三維模型；

s2、根據(jù)步驟s1中獲得的三維模型的提取模型輪廓數(shù)據(jù)；

s3、根據(jù)步驟s2中獲得的模型輪廓數(shù)據(jù)設(shè)計噴射路徑；

s4、驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器霧化產(chǎn)生一定尺寸的液滴，并根據(jù)步驟s3中的噴射路徑控制數(shù)字流體發(fā)生器向成型模塊的成型內(nèi)腔內(nèi)噴射；

s5、完成零件成型。

優(yōu)選的，步驟s1中通過計算機(jī)建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

優(yōu)選的，噴射路徑為計算機(jī)軟件計算模擬噴射路徑或自主設(shè)計模擬噴射路徑。

有益效果：本發(fā)明按照噴射成型工藝將金屬液霧化成細(xì)小顆粒，借助成型模塊把金屬液霧化的小顆粒噴射到成型內(nèi)腔中，最終形成所需的實體模型，運(yùn)用計算機(jī)控制噴射路徑，保證噴射液流不會發(fā)生較大的偏移，提高了實體零件精度、強(qiáng)度及生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的成型模的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的控制模塊示意圖。

圖4為本發(fā)明的打印方法的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

為了達(dá)到本發(fā)明的目的，如圖1至圖3所示，在本發(fā)明的其中一種實施方式中提供一種3d噴射打印裝置，包括：

三維建模模塊，用于建立三維模型；

模型輪廓成型模塊，根據(jù)三維模型提取三維模型的數(shù)據(jù)設(shè)定模具界限特征；

數(shù)字霧化金屬滴液模塊，包括數(shù)字流體發(fā)生器3和數(shù)字噴射控制模塊，數(shù)字噴射控制模塊的輸出端與數(shù)字化噴射液流霧化模塊的輸入端連接用于驅(qū)動數(shù)字化噴射液流霧化模塊按照設(shè)定的順序與方向噴射，數(shù)字流體發(fā)生器根據(jù)三維模型的數(shù)據(jù)產(chǎn)生滴液；

成型模塊，成型模塊設(shè)有成型內(nèi)腔，成型模塊由不浸滴液的纖維布制備而成的，成型模塊的表面設(shè)有高強(qiáng)度超疏液涂層；

計算機(jī)控制模塊，其與三維建模模塊、模型輪廓成型模塊、數(shù)字霧化金屬滴液模塊、成型模塊控制連接。

本實施方式按照噴射成型工藝將金屬液霧化成細(xì)小顆粒，借助成型模塊把金屬液霧化的小顆粒噴射到成型內(nèi)腔中，最終形成所需的實體模型，運(yùn)用計算機(jī)控制噴射路徑，保證噴射液流不會發(fā)生較大的偏移，提高了實體零件精度、強(qiáng)度及生產(chǎn)效率。同時，成型模塊由不浸滴液的纖維布制備而成，限定噴射滴液的界限，高強(qiáng)度超疏液涂層與金屬滴液不相容，在成型內(nèi)腔內(nèi)不會殘留金屬滴液，金屬滴液可以自由脫落。

其中，三維建模模塊通過計算機(jī)建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

另外，數(shù)字流體發(fā)生器根據(jù)三維模型的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定尺寸的滴液，若該三維模型的尺寸較大，為提高生產(chǎn)效率，計算機(jī)控制模塊可以驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器產(chǎn)生直徑相對較大的液滴；若該三維模型的尺寸較小，并且精度要求較高，則計算機(jī)可驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器產(chǎn)生直徑相對較小的液滴以滿足要求。所以，具體的液滴尺寸可根據(jù)模型自身的屬性及生產(chǎn)現(xiàn)狀決定。

如圖1所示，還設(shè)有金屬液供料機(jī)構(gòu)，包括坩堝1和上通棒2，上通棒2豎直貫通設(shè)置于坩堝1內(nèi)。

如圖1所示，數(shù)字流體發(fā)生器3設(shè)置于坩堝1的下方且其進(jìn)料口與坩堝1的出料口連接，數(shù)字流體發(fā)生器3內(nèi)設(shè)有數(shù)字流體導(dǎo)流管10，數(shù)字流體導(dǎo)流管的底部設(shè)有噴嘴4。

如圖1至圖2所示，成型模塊包括工作臺7、基材8和模具體9，模具體9設(shè)有成型內(nèi)腔12，模具體9內(nèi)且位于成型內(nèi)腔12的周向設(shè)有小擋板13，基材8套設(shè)于模具體上，基材8上設(shè)形態(tài)定位銷軸5、擋板定位銷軸、彈簧14和連接銷軸15，形態(tài)定位銷軸5均勻分布于成型內(nèi)腔12周向，擋板定位銷軸設(shè)置于小擋板13的兩側(cè)，連接銷軸15連接設(shè)置于彈簧14上且設(shè)置于小擋板13的外側(cè)。

擋板定位銷軸包括第一擋板銷軸16和第二擋板銷軸17，第一擋板銷軸16和第二擋板銷軸17設(shè)置于小擋板13的兩側(cè)；形態(tài)定位銷軸5包括第一定位銷軸18、第二定位銷軸19、第三定位銷軸20、第四定位銷軸21、第五定位銷軸22、第六定位銷軸23、第七定位銷軸24，是nurbs曲線形態(tài)控制的定位點(diǎn)，各點(diǎn)的位置隨著模型不同截面的變化而變化。

模具成型是通過計算機(jī)控制模塊獲得模型外輪廓，并控制成型模塊形成同樣的外輪廓，在形成后，模具可能會出現(xiàn)缺口，該缺口是由于“纖維布”的截面周長要比模型輪廓的周長要長，所以成型模具在形成外輪廓后，會多出一部分“纖維布”，該模具缺口很微小，通過固定小擋板可以消除模具缺口。

坩堝1裝有一定體積的熔體11，計算機(jī)控制模塊驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器3霧化產(chǎn)生金屬液滴，通過數(shù)字流體導(dǎo)流管10及噴嘴4向成型內(nèi)腔中噴射霧化液滴，最終固化成型。在樣件成型的過程中，當(dāng)某一截面噴射完成后，工作臺7在計算機(jī)的控制下向下移動某一距離，然后成型模塊的“纖維布”的周長會自適應(yīng)調(diào)整，噴嘴4會噴射金屬液滴，繼續(xù)下一個截面的成型工藝。這種模具隨實體的逐步堆積動態(tài)調(diào)整水平截面外輪廓形態(tài)，其調(diào)整的原理是基于nurbs曲線形態(tài)控制的。

如圖4所示，本實施方式還提供一種3d噴射打印方法，包括以下步驟：

s1、創(chuàng)建3d噴射打印所需要的三維模型；

s2、根據(jù)步驟s1中獲得的三維模型的提取模型輪廓數(shù)據(jù)；

s3、根據(jù)步驟s2中獲得的模型輪廓數(shù)據(jù)設(shè)計噴射路徑；

s4、驅(qū)動數(shù)字流體發(fā)生器霧化產(chǎn)生一定尺寸的液滴，并根據(jù)步驟s3中的噴射路徑控制數(shù)字流體發(fā)生器向成型模塊的成型內(nèi)腔內(nèi)噴射；

s5、完成零件成型。

為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在本發(fā)明的另一種實施方式中，在前述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，步驟s1中通過計算機(jī)建模軟件建立三維模型或通過多維度掃描三維物體獲得三維模型。

為了進(jìn)一步地優(yōu)化本發(fā)明的實施效果，在本發(fā)明的另一種實施方式中，在前述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，噴射路徑為計算機(jī)軟件計算模擬噴射路徑或自主設(shè)計模擬噴射路徑。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。