一种无需模具的三维注塑设备的制作方法

本发明涉及一种三维注塑设备，特别涉及一种无需模具的三维注塑设备。

背景技术：

注塑机又名注射成型机或注射机，它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机能加热塑料，对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。

现有注塑设备在生产多个形状各异的产品时需要多个不同的模具，不能连续生产，件与件之间、批与批之间需要停顿、等待，生产效率有待提升。

技术实现要素：

本发明提供一种无需模具的三维注塑设备用来克服现有技术中注塑设备在生产多个形状各异的产品时需要多个不同的模具导致生产效率不高的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明公开了一种无需模具的三维注塑设备，包括基座，所述基座的上方设有支撑件，所述支撑件靠近基座处设有托盘，所述托盘的上方设有原料流道，所述原料流道的下方设有微阀门阵列，其上方设有原料入口，所述原料入口的另一端设有挤出装置，所述微阀门阵列上设有微阀门控制机构。

进一步的，所述挤出装置通过挤压原料将其推送至微阀门阵列。

进一步的，所述微阀门阵列呈两层设置，包括上部的可开合管道和底部的锥形管道，且各阀门的可开合管道与底部锥形管道为同一轴心线，所述锥形管道的底部为原料出口。

进一步的，所述托盘是承载挤出的零件，根据挤出速度使托盘在支撑件上纵向移动，或让托盘固定不动而根据挤出速度使微阀门阵列在支撑件上纵向移动。

进一步的，所述微阀门阵列控制机构控制微阀门阵列中各阀门的开合以控制原料的挤出形状及尺寸，并根据阀门打开的数量来控制挤出装置的挤出量。

进一步的，所述微阀门阵列中单个微阀门截面尺寸在0.01mm~10mm之间，可开合管道的直径为单个微阀门截面尺寸的30%~80%，将锥形管道的末端设计成深锥形，原料出口的截面最大，微阀门出口的截面最小，且其管壁呈非光洁表面设计。

本发明所达到的有益效果是：

本设备无需模具，仅需在注塑文件中放入多个相同或不同的零件，经过文件处理后生成生产文件，通过生产文件控制生产的品种、数量、顺序等，生产速度快，各层截面之间无需停顿，方便进行生产统计和控制；由于零件吊在喷头阵列上，只需要在零件与喷头阵列之间设置极少、极细的支撑件以使零件不倾斜变形就能保证正常打印，因而零件表面质量高，对表面处理比较容易；由于支撑件数量少、尺寸小，并且没有传统注塑的浇口，所以废料少，节省材料，节约能源；能够非常容易生产镂空或多孔物体；当使用光敏树脂为原料时，由于所有被挤出的光敏树脂都被固化为零件的一部分，不会有任何多余的液态或膏状光敏树脂粘附在零件表面，因而零件表面非常干净，不需要清洗，节约了大量的工时和溶剂，减少污染，当使用金属或塑料为原材料时，不需要脱模剂，表面同样非常干净。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明微阀门的结构示意图；

图4是本发明的微阀门阵列控制框图。

图中：1、原料入口；2、原料流道；3、微阀门阵列；31、可开合管道；32、锥形管道；33、原料出口；4、托盘；5、基座；6、原料；7、微阀门控制机构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-4所示，一种无需模具的三维注塑设备，包括基座5，所述基座5的上方设有支撑件，所述支撑件靠近基座5处设有托盘4，所述托盘4的上方设有原料流道2，所述原料流道2的下方设有微阀门阵列3，其上方设有原料入口1，所述原料入口1的另一侧设有挤出装置，所述微阀门阵列3上设有微阀门控制机构7。

所述挤出装置通过挤压原料6将其推送至微阀门阵列3。

所述微阀门阵列3呈两层设置，包括上部的可开合管道31和底部的锥形管道32，且二者为同一轴心线，所述锥形管道32的底部为原料出口33。

所述托盘4是承载挤出的零件，根据挤出速度使托盘4在支撑件上纵向移动，或让托盘4固定不动而根据挤出速度使微阀门阵列3在支撑件上纵向移动。

所述微阀门阵列控制机构7控制微阀门阵列3中各阀门的开合以控制原料6的挤出形状及尺寸，并根据阀门打开的数量来控制挤出装置的挤出量。

所述微阀门阵列3中单个微阀门截面尺寸在0.01mm~10mm之间，可开合管道31的直径为单个微阀门截面尺寸的30%~80%，将锥形管道32的末端设计成深锥形，原料出口33的截面最大，微阀门出口的截面最小，且其管壁呈非光洁表面设计。

一种无需模具的三维注塑设备，其制作方法包括：

一．图形文件处理

a)在软件中导入三维图形，并进行缩放等处理；

b)对三维图形进行切片，得到包含若干层截面图形的生产文件；

二．生产过程

a)将生产文件输入到设备中；

b)将原料6挤注入流道2中；

i.当原料6为金属或塑料，需加热到熔融态再注入，并且全程保温，直至被挤出成型；

ii.当原料6为光敏树脂，则只需保持原始的液态或膏态，也可以适当加热以提高流动性；

c)挤出控制：

通过控制每个微阀门电路的通断来控制微阀门的开及闭，此方法类似于lcd中各显示像素的控制方法；

i.通过rom/ram及cpu/mcu控制电路将截面图形转换为行/列控制信号；

ii.由于每层截面形状及面积不尽相同，因而被挤出的原料量也不尽相同，所以cpu/mcu需要将截面面积转变为原料挤出量的控制信号；

iii.由列控制电路通过列驱动电路控制微阀门阵列3的列信号；

iv.由行控制电路通过行驱动电路控制微阀门阵列3的行信号；

v.列及行信号组合控制各阀门的开闭；

vi.由原料挤出控制电路根据挤出量的控制信号来控制原料的挤出；

vii.原料从各微阀中挤出后形成实体薄层；

d)根据注塑文件中的第一层截面形状，控制微阀门阵列3中相应阀门的开及闭；

每个微型阀门都由压电陶瓷、电活性聚合物或者其它材料构成；

通电时，压电陶瓷或电活性聚合物变形，使阀门打开，断电时，压电陶瓷或电活性聚合物复原，阀门关闭；

或者相反：通电时，压电陶瓷或电活性聚合物变形，使阀门关闭，断电时，压电陶瓷或电活性聚合物复原，阀门打开；

压电陶瓷的变形较小，控制阀门较为困难，电活性聚合物变形较大，控制阀门较为容易；

e)挤出装置按照截面面积换算成微阀门的开启数量来控制原料6的挤出量；

f)原料6从开启的阀门挤出，而闭合的阀门处的原料被堵住，如此则挤出的原料6形成与文件中第一次截面形状一样的实体薄层，塑料被挤出后可以冷却为固体，光敏树脂被挤出后立即被紫外固化为固体；

g)根据注塑文件中的第二层截面形状，控制微阀门阵列3中相应阀门的开闭；

h)原料6通过这些开启的阀门，形成与文件中第二层截面形状一样的实体薄层，并与第一次薄片叠加在一起，金属或塑料被挤出后可以冷却为固体，光敏树脂被挤出后立即被紫外固化为固体；

i)周而复始，形成若干层叠加在一起实体薄片，构成三维零件。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。