3d粘土打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种可以生产制作陶艺制品的3D粘土打印机。3D粘土打印机，包括机架、供料装置和粘土喷头，在所述机架内设置有至少三套与所述粘土喷头连接的控制轴，所述供料装置与粘土喷头相连。本实用新型将粘土通过供料装置供给至粘土喷头，并由挤出步进电机控制粘土喷头喷出细丝状粘土，在机架及其控制系统的控制下实现逐层堆积，从而实现实体制作，改变了传统陶艺作品的制作方式，并能制作出传统工艺无法实现或很难制作出的陶艺作品。本实用新型可以3D打印陶土、瓷土作品，还可以打印所有粘稠状、膏状材料，如腻子、石膏、巧克力、面食、奶油等，应用领域极其广泛。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种3D打印机，特别是涉及一种可打印陶土、瓷土等粘土材料的 3D打印机。 3D粘土打印机
【背景技术】
[0002] 3D打印技术又称快速原型制造 （Rapid Prototyping Manufacturing)技术，诞生 于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造 领域的一个重大成果，并被称为第三次工业革命。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层 制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想 转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等 方面提供了一种高效低成本的实现手段。3D打印技术实际上就是利用三维CAD的数据，通 过3D打印机，将一层层的材料堆积成实体原型。
[0003] 陶瓷艺术在中国具有悠久历史，传统的陶艺作品均使用手工或模具进行制作。目 前的3D打印主要工艺有：光固化成形（Stereo lithography Apparatus,简称SLA)、分层实 体制造 （Laminated Object Manufacturing，简称 L0M)、选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称 SLS)、溶融沉积成形（Fused Deposition Manufacturing，简称 FDM)等技 术类型，然而这些技术类型针对传统的陶艺行业，均无法直接使用。 实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以生产制作陶艺制品的3D粘土打 印机。
[0005] 本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：3D粘土打印机，包括机架、供料 装置和粘土喷头，在所述机架内设置有至少三套与所述粘土喷头连接的控制轴，所述供料 装置与粘土喷头相连。
[0006] 进一步的，所述每套控制轴都包括直线轴承、丝杆和导轴，直线轴承由丝杆带动沿 导轴滑动，丝杆由步进电机带动，步进电机由控制系统控制。
[0007] 进一步的，所述供料装置通过输送管道与粘土喷头相连。
[0008] 进一步的，所述供料装置是多个。
[0009] 进一步的，所述粘土喷头包括螺杆套和设置在螺杆套内的送料螺杆，所述螺杆套 上设置有进料口和喷孔。
[0010] 进一步的，所述粘土喷头设置多个。
[0011] 本实用新型的有益效果是：本实用新型将粘土通过供料装置供给至粘土喷头，并 由挤出步进电机控制粘土喷头喷出细丝状粘土，在机架及其控制系统的控制下实现逐层堆 积，从而实现实体制作，改变了传统陶艺作品的制作方式，并能制作出传统工艺无法实现或 很难制作出的陶艺作品。本实用新型可以3D打印陶土、瓷土作品，还可以打印所有粘稠状、 膏状材料，如腻子、石膏、巧克力、面食、奶油等，应用领域极其广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0013] 图2是本实用新型的粘土喷头的一种结构的示意图。
【具体实施方式】
[0014] 如图1所示，本实用新型的3D粘土打印机包括控制系统21、粘土喷头51、可以让 粘土喷头51实现三维运动的机架31和供料装置41。控制系统21控制粘土喷头51的运行 轨迹。供料装置41将粘土输送至粘土喷头51并通过粘土喷头51挤压出细丝状态，然后逐 层堆积成与三维模型文件相同的实体原型。
[0015] 机架31内设置有至少三套与粘土喷头51连接的控制轴，可以控制粘土喷头51在 XYZ三个方向的运动。每套控制轴都包括直线轴承34、丝杆33和导轴32,直线轴承34由丝 杆33带动沿导轴32滑动，丝杆33由步进电机35带动，步进电机35由控制系统21控制。 直线轴承34也可通过皮带、同步带、滚珠丝杆等多种形式由步进电机35带动，本实用新型 只列举了其中一种传动方式。图中所示的控制轴是一种三轴并联臂结构，每套控制轴都由 一个电机带动，若控制Y和Z方向的电机不动，X方向的电机控制向上运动，可以实现粘土 喷头51向X轴靠拢，X方向的电机向下运动，可以实现粘土喷头51向远离X轴方向运动， 其他两轴也是相同原理，若XYZ三个方向的电机同时控制上和下，就实现了 Z方向的变化， 因此，也就实现了粘土喷头51在三维空间中的运动。
[0016] 上述控制轴也可使用专利申请号为201310282377. 6的直角坐标系结构、 200410069246. 0的六轴机械臂结构、201410063315的极坐标结构、201310351560串行结构 等结构形式，在此就不一一列举。
[0017] 粘土喷头51通过机械结构设置在机架31上，供料装置41可以直接与粘土喷头51 相连；也可以单独放置，再利用输送管道与粘土喷头51相连。本实用新型可以通过增加供 料装置41的容积或设置多个供料装置41，实现长时间连续供料，以满足批量生产或打印大 尺寸陶艺制品的需求。供料装置41可以借助高压空气、油缸、电缸等外部能量来推动活塞， 将供料装置41中的粘土挤压至粘土喷头51，最终由粘土喷头51喷出细丝状粘土。
[0018] 本实用新型的控制系统21通过主控板控制XYZ三个方向的步进电机35来实现控 制粘土喷头51的运行轨迹；通过主控板控制挤出步进电机57来控制粘土喷头51喷出粘土 丝、关断时间以及喷出速度。挤出步进电机57与粘土喷头51连接。本实用新型的3D粘土 打印机也可以设置多个粘土喷头51，并分别由多个步进电机和挤出步进电机来控制，可在 同一件作品中分别使用不同材质不同颜色的材料。
[0019] 如图2所示是本实用新型的粘土喷头51的其中一种结构的结构示意图，粘土喷头 51包括螺杆套55和设置在螺杆套55内的送料螺杆54,所述螺杆套55上设置有进料口 56 和喷孔53,粘土由供料装置41通过进料口 56进入螺杆套55内，挤出步进电机57控制送料 螺杆54的运动，由控制系统21控制挤出步进电机57的打开、关断时间以及运行速度，从而 控制粘土通过送料螺杆54从喷孔53喷出的时间以及流量大小。粘土喷头51也可以有其 他结构形式，甚至直接使用类似针头等结构，直接由压力挤出也是可以的。
【权利要求】
1. 3D粘土打印机，其特征在于，包括机架（31)、供料装置（41)和粘土喷头（51)，在所述 机架（31)内设置有至少三套与所述粘土喷头（51)连接的控制轴，所述供料装置（41)与粘 土喷头（51)相连。
2. 如权利要求1所述的3D粘土打印机，其特征在于：所述每套控制轴都包括直线轴承 (34)、丝杆（33)和导轴（32)，直线轴承（34)由丝杆（33)带动沿导轴（32)滑动，丝杆（33) 由步进电机（35)带动，步进电机（35)由控制系统（21)控制。
3. 如权利要求1所述的3D粘土打印机，其特征在于：所述供料装置（41)通过输送管 道与粘土喷头（51)相连。
4. 如权利要求1所述的3D粘土打印机，其特征在于：所述供料装置（41)是多个。
5. 如权利要求1所述的3D粘土打印机，其特征在于：所述粘土喷头（51)包括螺杆套 (55)和设置在螺杆套（55)内的送料螺杆（54)，所述螺杆套（55)上设置有进料口（56)和 喷孔（53)。
6. 如权利要求1所述的3D粘土打印机，其特征在于：所述粘土喷头（51)设置多个。
【文档编号】B28B1/24GK203901485SQ201420352720
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】姚云峰, 曹阳 申请人:姚云峰