铺液装置及含有该铺液装置的成型机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高效率、快速、低扰动且应用范围广的用于三维物体制造的铺液装置及含有该铺液装置的成型机。该铺液装置包括储料容器、涂覆器、压力泵、压力传感器及控制器。该上述铺液装置及含有该铺液装置的成型机可用于多种场合的三维物体制造成型，其在铺液过程中与固化层不接触，从而可以避免损伤固化层已烧结零件的问题。而且，该铺液装置采用压力泵可实现工作液的快速高效率铺液。另外，通过采用压力传感器实时监测进液口处的液体压力，并通过控制器控制压力泵调节液体流量，从而确保了涂覆的液体均匀、稳定，有利于提高成型制件的精度。
【专利说明】
铺液装置及含有该铺液装置的成型机
技术领域
[0001]本实用新型涉及增材制造技术领域，尤其是涉及一种铺液装置及含有该铺液装置的成型机。
【背景技术】
[0002]增材制造技术(Additive Manufacturing，简称AM)是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术。自二十世纪八十年代末发展至今，增材制造技术己成为现代先进制造技术中的一项支柱技术。光固化技术(简称SLA)是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作，是常见的3D打印技术之
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[0003]现有的光固化技术一般需经历铺涂、刮平、固化、工作台下降、铺涂、刮平、固化等一系列连续动作来成型制件，生产效率低下。且现有的刮板平台是用铝板制作，在铝板的四个角安装有顶紧螺丝，通过调整四个角的顶紧螺丝，使刮板平台达到水平状态;而铝板不稳定、易变形，一旦刮板平台变形，就无法精确的调整水平，且在刮平器做树脂涂覆时就会刮掉固化层零件，难以确保零件加工的精度。对于整个光固化设备，制作的精度和稳定性，大部分因素取决于液态光固化树脂涂覆的精度及稳定性。
[0004]此外，现有技术的实现成型过程中已固化的固态部分或者未固化的液态部分都会受到不同程度的扰动(参见专利CN203665945U、专利CN201410795471.6和专利CN201410027198.2)，这种扰动使得立体模型的悬空部分时需要额外增加支撑结构，否则在扰动作用下，悬空部分在成型过程中会发生错位和变形。
[0005]申请号为CN201510799531.6的专利申请中的铺液装置通过雾化装置将光固化液雾化成细小液滴后在成型台上铺设成一层层的光固化液，然后使用液面高度探测装置测量光固化液面的高度位置，再下降成型平台，此方法虽在一定程度上降低了扰动，但是由于此方法对材料粘度要求低，通常要小于50cps，这样一来就对材料的要求较高，限制了材料范围。此外，该专利技术方案中设置有复杂的雾化装置，难以维护清洁，且雾化装置将光固化液雾化为小液滴需要在高压下工作，要求较高，特别是雾化装置进行铺液时，其铺液层厚度很难保证均匀，而且会产生细小气泡，从而影响铺液效果，进而影响光固化制件质量，且由于铺液很难保证均匀会使得液体铺层速度慢。
【实用新型内容】
[0006]基于此，有必要提供一种高效率、快速、低扰动且应用范围广的用于三维物体制造的铺液装置及含有该铺液装置的成型机。
[0007]本实用新型解决上述技术问题的技术方案是:
[0008]一种铺液装置，包括储料容器、涂覆器、压力栗、压力传感器及控制器；
[0009]所述涂覆器具有进液口和出液口且内部设有连通所述进液口与所述出液口的液体流道，所述进液口位于所述涂覆器的顶部，所述出液口位于所述涂覆器的底部；
[0010]所述储料容器通过输液管道与所述进液口连通；
[0011]所述压力栗用于将所述储料容器内的工作液经由所述输液管道栗入所述进液口；
[0012]所述压力传感器用于检测所述输液管道内、所述进液口处和/或所述液体流道内的液体压力；
[0013]所述控制器与所述压力栗及所述压力传感器分别电性连接，所述控制器根据所述压力传感器检测的液体压力控制所述压力栗的工作功率。
[0014]在其中一个实施例中，所述涂覆器包括第一涂覆头和第二涂覆头，所述第一涂覆头与所述第二涂覆头固定连接且配合围成所述液体流道；
[0015]所述进液口设在所述第一涂覆头的顶部;或者所述第一涂覆头的顶部与所述第二涂覆头的顶部分别开设缺口，所述进液口由所述第一涂覆头顶部的缺口与所述第二涂覆头顶部的缺口配合围成；
[0016]所述出液口呈长条形；
[0017]所述出液口设在所述第一涂覆头的底部，或者所述第一涂覆头的底部与所述第二涂覆头的底部之间具有间隙，该间隙形成所述出液口。
[0018]在其中一个实施例中，所述第一涂覆头具有长条形的凹槽，所述凹槽的槽底呈斜面形状且随靠近所述出液口倾斜向下，所述凹槽与所述进液口连通且形成所述液体流道；
[0019]或者所述第一涂覆头与所述第二涂覆头均具有长条形的凹槽，所述凹槽的槽底呈斜面形状且随靠近所述出液口倾斜向下，所述第一涂覆头的凹槽与所述第二涂覆头凹槽均与所述缺口连通且配合构成所述液体流道。
[0020]在其中一个实施例中，所述涂覆器还包括垫片，所述垫片设在所述第一涂覆头与所述第二涂覆头之间，用以调节所述第一涂覆头的底部与所述第二涂覆头的底部之间的间隙的宽度。
[0021]在其中一个实施例中，所述铺液装置还包括引流板，所述引流板设在所述涂覆器的两端，且所述引流板的宽度大于所述出液口的宽度。
[0022]在其中一个实施例中，所述输液管道上还设有第一过滤器和/或阻尼器。
[0023]在其中一个实施例中，所述铺液装置还包括用于回收多余工作液的回收容器。
[0024]在其中一个实施例中，所述回收容器与所述储料容器连通，且所述回收容器与所述储料容器之间设有第二过滤器，所述回收容器回收的工作液经由所述第二过滤器进入所述储料容器。
[0025]上述铺液装置可用于多种场合的三维物体制造成型，其在铺液过程中与固化层不接触，从而可以避免损伤固化层已烧结零件的问题。而且，该铺液装置采用压力栗可实现工作液的快速高效率铺液。另外，通过采用压力传感器实时监测进液口处的液体压力，并通过控制器控制压力栗调节液体流量，从而确保了涂覆的液体均匀、稳定，有利于提高成型制件的精度。
[0026]本实用新型还提供了一种成型机，其包括成型缸以及上述任一实施例所述的铺液装置，所述成型缸的支撑组件为可升降式结构，所述铺液装置设在所述成型缸的上方，所述铺液装置能够经由所述出液口在所述成型缸的固化平面上均匀铺设工作液。
[0027]在其中一个实施例中，所述成型机还包括光源;所述光源用于对所述固化平面上铺设的工作液进行照射以使工作液固化。
[0028]上述成型机可用于多种场合的三维物体制造成型，通过铺液装置提供具有一定厚度的固化层，形成平整的固化平面，通过光照等条件有选择性的在固化平面上实施固化，成型缸的支撑组件用于控制已固化的层升降，以使铺液装置继续新一层的涂覆。铺液装置可采用上述任一实施例所述的结构，其在铺液过程中与固化层不接触，从而可以避免损伤固化层已烧结零件的问题;而且该铺液装置采用压力栗可实现工作液的快速高效率铺液;另外通过采用压力传感器实时监测进液口处的液体压力，并通过控制器控制压力栗调节液体流量，从而确保了涂覆的液体均匀、稳定，有利于提高成型制件的精度。
【附图说明】
[0029]图1为一实施例的成型机的结构示意图；
[0030]图2为图1中铺液装置的结构示意图；
[0031 ]图3为图2中涂覆器的结构示意图；
[0032]图4为图3所示涂覆器的分解示意图；
[0033]图5为图4中第一涂覆头的结构示意图，图中粗线箭头表示工作液流向；
[0034]图6为采用图1所示成型机的液态膜的形状示意图；
[0035]图7为采用其他成型机的液态膜的形状示意图。
【具体实施方式】
[0036]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0037]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
[0038]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0039]如图1所示，一实施例的成型机10包括成型缸100及铺液装置200。该成型机10主要用于各种场合的三维物体的制造成型。
[0040]成型缸100的支撑组件为可升降式结构，以在某一层工作液20固化后调整其固化平面的高度，便于进行后续工作液20的涂覆。
[0041 ]如图2所示，本实施例的铺液装置200包括储料容器210、涂覆器220、压力栗230、压力传感器240及控制器250。
[0042]储料容器210用存放待涂覆的工作液20，如光敏树脂溶液等。储料容器210与涂覆器220连通，以向涂覆器220提供工作液20。
[0043]请结合图3、图4和图5，涂覆器220具有进液口 202和出液口(图未示)。进液口 202位于涂覆器220的顶部。储料容器210通过输液管道与进液口 202连通。出液口位于涂覆器220的底部。涂覆器220的内部设有连通进液口 202与出液口的液体流道204。
[0044]具体的，在本实施例中，涂覆器220包括第一涂覆头222和第二涂覆头224。第一涂覆头222与第二涂覆头224固定连接，如在本实施例中，第一涂覆头222的侧壁上设有多个第一安装孔(图中未标示)。第二涂覆头224上对应各第一安装孔设有多个第二安装孔(图中未标示)。第一涂覆头222与第二涂覆头224通过螺丝等螺纹紧固件固紧连接，且在相连接的部分密封配合。第一涂覆头222与第二涂覆头224配合围成上述液体流道204。
[0045]在本实施例中，第二涂覆头224呈板状。进液口202设在第一涂覆头222的顶部。第一涂覆头222内设有长条形的凹槽，该凹槽与进液口 202连通形成液体流道204。第二涂覆头224与第一涂覆头222配合连接后，第二涂覆头将该凹槽的开口封住。第一涂覆头222的底部与第二涂覆头224的底部之间具有间隙，该间隙形成长条形的出液口。
[0046]进一步，在本实施例中，第一涂覆头222内凹槽的底部呈斜面状，且出液的部分最低，从而凹槽内的工作液20可以沿该斜面的槽底流下，不会有残留。所述斜面状可以为非平面状的斜面，如可以为圆弧面等。
[0047]可理解，在其他实施例中，第二涂覆头224不限于板状，如第一涂覆头222的顶部与第二涂覆头224的顶部可分别开设缺口，进液口 202由第一涂覆头222顶部的缺口与第二涂覆头224顶部的缺口配合围成;第一涂覆头222与第二涂覆头224均开设长条形的凹槽，第一涂覆头222的凹槽与第二涂覆头224凹槽均与相应的缺口连通且配合构成液体流道204;相应地，第一涂覆头222中的凹槽的槽底与第二涂覆头224中的凹槽的槽底均为斜面形状，两个槽底配合形成V字形。此外，在其他实施例中，出液口可以只开设在第一涂覆头222上，且与第一涂覆头222中的凹槽连通。
[0048]本实施例的进液口202只有一个，且位于第一涂覆头222中凹槽的中部，可理解，在其他实施例中，进液口 202的数量不限于一个，也可以为多个，多个进液口 202优选在第一涂覆头222和/或第二涂覆头224上均匀分布。
[0049]进一步，在本实施例中，该涂覆器220还包括垫片226。垫片226设在第一涂覆头222与第二涂覆头224之间。具体的，在本实施例中，垫片226与第一涂覆头222及第二涂覆头224的顶部的侧壁及两端的侧壁密封配合。第一涂覆头222与第二涂覆头224通过垫片226在底部形成与液体流道204连通的长条形的间隙，该间隙形成出液口。通过在第一涂覆头222与第二涂覆头224之间设置垫片226，可通过选择具有不同厚度的垫片226调节出液口的宽度，以调整出液口处的液体流量，以满足不同场合的加工需求。
[0050]此外，在本实施例中，该涂覆器220还包括引流板228。引流板228设在第一涂覆头222与第二涂覆头224的两端。引流板228的宽度大于出液口的宽度。引流板228开设有安装口(图中未标示)。第一涂覆头222的底部与第二涂覆头224的底部均为斜面形状，且安装口底部的形状与第一涂覆头222的底部与第二涂覆头224的底部的形状相适配，呈V字形，且V字形的最低点位于出液口处，以使出液口处的工作液20经由该引流板228顺利、平稳且均匀的流下。
[0051]可理解，在其他实施例中，该涂覆器220的结构不限于上面所述，也即不限于采用具有上述结构的第一涂覆头222与第二涂覆头224相配合的结构，只要该涂覆器220具有进液口 202和出液口且内部具有液体流道即可，优选的，液体流道的底部呈斜面形状，便于工作液20平稳且充分的流出。
[0052]压力栗230用于将储料容器210内的工作液20经由输液管道栗入进液口202。压力栗230可以采用但不限于陶瓷齿轮栗。
[0053]压力传感器240设在进液口202处，用于检测进液口 202处的液体压力。可理解，在其他实施例中，压力传感器240也可以用于检测输液管道内和/或液体流道204内的液体压力。
[0054]控制器250与压力栗230及压力传感器240分别电性连接。控制器250根据压力传感器240检测的液体压力控制压力栗230的工作功率，以实时调整进入进液口 202的液体流量。
[0055]此外，在本实施例中，输液管道上还设有第一过滤器260和/或阻尼器270。压力栗230栗出的工作液20经由第一过滤器260和/或阻尼器270进入进液口 202。第一过滤器260用于对压力栗230栗出的工作液20进行过滤。在输液管道上设置阻尼器270可以使工作液20平稳的进入进液口 202，消除脉冲，稳定压力，使工作液20恒压输出。
[0056]进一步，在本实施例中，该铺液装置200还包括用于回收多余工作液20的回收容器(图未示)。回收容器与储料容器210连通。优选的，回收容器与储料容器210之间设有第二过滤器。回收容器回收的工作液20经由第二过滤器进入储料容器210重复使用。通过设置回收容器，可以及时回收多余的工作液20，避免材料的浪费。
[0057]如图1所示，该成型机10还可包括光源300。光源300发出的光束用于对涂覆在固化平面上的光敏树脂等光敏型工作液20进行选择性光照，使工作液20固化成型。
[0058]该成型机10采用液态帘的方式，不同于传统的接触式铺料，可以以大于1.5mm/s的速度快速完成材料直接叠加，通过评估铺料在整个3D打印过程中所占的时间，采用上述成型机10比传统的3D打印方式(包括SLA、SLS、FDM等)快至少20?40倍的速度。并且，采用该成型机10，不需要传统3D打印的准备时间(没有加热、预热和冷却时间)，这个准备时间在3D打印过程中占约1/3，而采用该成型机10可直接省掉这一过程。
[0059]通过与液态树脂流速的计算参数匹配，设计相应的纵向的引流板228，既可以保证帘状液态膜的一致性，也可以产生与挤出头运行方向一致的风阻流线形状，从而消除传统做法中产生气泡的可能性。如图6所示，传统的液态膜呈现弧形状，这种流体状态容易包入气泡，导致表面不良，而如图7所示，采用上述成型机10气体从两侧自然流出，液体膜没有弧形状的包绕。
[0060]上述铺液装置200及含有该铺液装置200的成型机10可用于多种场合的三维物体制造成型，其在铺液过程中与固化层不接触，从而可以避免损伤固化层已烧结零件的问题。而且，该铺液装置200采用压力栗230可实现工作液20的快速高效率铺液。另外，通过采用压力传感器240实时监测进液口处的液体压力，并通过控制器250控制压力栗调节液体流量，从而确保了涂覆的液体均匀、稳定，有利于提高成型制件的精度。
[0061]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0062]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种铺液装置，其特征在于，包括储料容器、涂覆器、压力栗、压力传感器及控制器； 所述涂覆器具有进液口和出液口且内部设有连通所述进液口与所述出液口的液体流道，所述进液口位于所述涂覆器的顶部，所述出液口位于所述涂覆器的底部； 所述储料容器通过输液管道与所述进液口连通； 所述压力栗用于将所述储料容器内的工作液经由所述输液管道栗入所述进液口； 所述压力传感器用于检测所述输液管道内、所述进液口处和/或所述液体流道内的液体压力； 所述控制器与所述压力栗及所述压力传感器分别电性连接，所述控制器根据所述压力传感器检测的液体压力控制所述压力栗的工作功率。2.如权利要求1所述的铺液装置，其特征在于，所述涂覆器包括第一涂覆头和第二涂覆头，所述第一涂覆头与所述第二涂覆头固定连接且配合围成所述液体流道； 所述进液口设在所述第一涂覆头的顶部;或者所述第一涂覆头的顶部与所述第二涂覆头的顶部分别开设缺口，所述进液口由所述第一涂覆头顶部的缺口与所述第二涂覆头顶部的缺口配合围成； 所述出液口呈长条形； 所述出液口设在所述第一涂覆头的底部，或者所述第一涂覆头的底部与所述第二涂覆头的底部之间具有间隙，该间隙形成所述出液口。3.如权利要求2所述的铺液装置，其特征在于，所述第一涂覆头具有长条形的凹槽，所述凹槽的槽底呈斜面形状且随靠近所述出液口倾斜向下，所述凹槽与所述进液口连通且形成所述液体流道； 或者所述第一涂覆头与所述第二涂覆头均具有长条形的凹槽，所述凹槽的槽底呈斜面形状且随靠近所述出液口倾斜向下，所述第一涂覆头的凹槽与所述第二涂覆头凹槽均与所述缺口连通且配合构成所述液体流道。4.如权利要求2所述的铺液装置，其特征在于，所述涂覆器还包括垫片，所述垫片设在所述第一涂覆头与所述第二涂覆头之间，用以调节所述第一涂覆头的底部与所述第二涂覆头的底部之间的间隙的宽度。5.如权利要求1?4中任一项所述的铺液装置，其特征在于，还包括引流板，所述引流板设在所述涂覆器的两端，且所述引流板的宽度大于所述出液口的宽度。6.如权利要求1?4中任一项所述的铺液装置，其特征在于，所述输液管道上还设有第一过滤器和/或阻尼器。7.如权利要求1?4中任一项所述的铺液装置，其特征在于，还包括用于回收多余工作液的回收容器。8.如权利要求7所述的铺液装置，其特征在于，所述回收容器与所述储料容器连通，且所述回收容器与所述储料容器之间设有第二过滤器，所述回收容器回收的工作液经由所述第二过滤器进入所述储料容器。9.一种成型机，其特征在于，包括成型缸以及如权利要求1?8中任一项所述的铺液装置，所述成型缸的支撑组件为可升降式结构，所述铺液装置设在所述成型缸的上方，所述铺液装置能够经由所述出液口在所述成型缸的固化平面上均匀铺设工作液。10.如权利要求9所述的成型机，其特征在于，还包括光源;所述光源用于对所述固化平面上铺设的工作液进行照射以使工作液固化。
【文档编号】B29C67/06GK205674511SQ201620539891
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月2日 公开号201620539891.2, CN 201620539891, CN 205674511 U, CN 205674511U, CN-U-205674511, CN201620539891, CN201620539891.2, CN205674511 U, CN205674511U
【发明人】李清
【申请人】广州南沙3D打印创新研究院