一种3D打印成形装置
本发明公开的一种3D打印成形装置，该装置属于增材制造领域。该装置包括型砂预处理系统、真空上砂及供料系统、铺砂打印一体化系统、移动平台及控制系统。该装置设计了一种铺砂打印一体化系统，该系统可以在单个铺砂打印行程中实现多层砂型的制作，同时可以实现铺砂打印的一体化往复双向打印成形。该装置可以实现大型铸造砂型的高效3D打印成形，具有很强的推广使用价值。
发明专利
CN202011046583.3
2020-09-29
CN112222358A
2021-01-15
B22C9/02(2006.01)
北京机科国创轻量化科学研究院有限公司
单忠德;郭智;闫丹丹;刘丰;杨金刚;平洋
100083 北京市海淀区学清路18号
北京;11
1.一种3D打印成形装置，其特征在于，该装置包括：型砂预处理系统(1)、真空上砂及供料系统(2)、铺砂打印一体化系统(3)、移动平台(4)以及控制系统(5)。 2.根据权利要求1所述的一种3D打印成形装置，其特征在于，所述的铺砂打印一体化系统(3)包括：多个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、多个铺砂槽(3-5-2)、多个红外加热管(3-5-3)、多个铺粉辊(3-5-4)，用于一次铺砂打印行程实现多层砂型的铺设和打印成形。 3.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，所述红外加热管(3-5-3)与全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)固定连接，用于打印砂型的快速固化。 4.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，所述的全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、铺砂槽(3-5-2)、红外加热管(3-5-3)、铺粉辊(3-5-4)成套固定连接，用于实现铺砂打印一体化成形。 5.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，所述铺粉辊(3-5-4-1)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-1)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-1)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-1)左侧，所述红外加热管(3-5-3-1)固定连接在所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-1)左侧，所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-1)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-2)左侧，所述红外加热管(3-5-3-2)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-2)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-2)固定连接在所述铺粉辊(3-5-4-2)的左侧，所述铺粉辊(3-5-4-2)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-3)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-3)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-3)的左侧，红外加热管(3-5-3-3)固定连接在所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-2)的左侧，所述全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1-2)固定连接在所述红外加热管(3-5-3-4)的左侧，所述红外加热管(3-5-3-4)固定连接在所述铺砂槽(3-5-2-4)的左侧，所述铺砂槽(3-5-2-4)固定连接在所述铺粉辊(3-5-4-3)的左侧，用于实现两层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形。 6.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，两层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形需要两个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、四个铺砂槽(3-5-2)、四个红外加热管(3-5-3)、三个铺粉辊(3-5-4)。 7.根据权利要求2所述的铺砂打印一体化系统(3)，其特征在于，三层砂型的往复双向铺砂打印一体化成形需要四个全幅面组合式打印喷头模块(3-5-1)、六个铺砂槽(3-5-2)、六个红外加热管(3-5-3)、五个铺粉辊(3-5-4)。 8.根据权利要求1所述型，特征，所述的型砂预处理系统(1)位于所述铺砂打印一体化系统(3)的外侧，并且与真空上砂及供料系统(2)连接，型砂预处理系统(1)用于提供混合了固化剂的型砂颗粒；所述真空上砂及供料系统(2)固定连接在铺砂打印一体化系统(3)的一端，所述真空上砂及供料系统(2)用于存放混合了固化剂的型砂颗粒，并将混合了固化剂的型砂颗粒均匀装入铺砂打印一体化系统(3)中；所述移动平台(4)位于铺砂打印一体化系统(3)的底部中间位置，所述移动平台(4)作为打印砂型的成形平台，可水平移动。 9.根据权利要求1所述的3D打印成形装置，其特征在于，所述型砂预处理系统(1)包括原砂存储库(1-1)、垂直上料机(1-2)、定料桶(1-3)、电动蝶阀(1-4)、固化剂存储桶(1-6)、固化剂计量泵(1-5)、混砂机(1-7)、型砂存储箱(1-8)；其中，所述垂直上料机(1-2)与原砂存储库(1-1)和定料桶(1-3)固定连接，用于将存放在原砂存储库(1-1)中的原砂颗粒送入定料桶(1-3)中；所述电动蝶阀(1-4)安装在定料桶(1-3)下方出口处，用于开闭定料桶出口，控制进入混砂机(1-7)中的原砂质量；所述固化剂计量泵(1-5)与固化剂存储桶(1-6)和混砂机(1-7)固定连接，用于将存放在固化剂存储桶(1-6)中的固化剂定量送入混砂机(1-7)中；所述型砂存储箱(1-8)安装在混砂机(1-7)出口处，用于存放混合了固化剂的型砂颗粒。 10.根据权利要求1所述的3D打印成形装置，其特征在于，所述真空上砂及供料系统(2)与铺砂打印一体化系统(3)固定连接，且位于铺砂打印一体化系统(3)的一端，包括真空上砂机(2-1)、真空上料桶(2-2)、上砂盒(2-3)、上砂梁(2-4)、上砂龙门(2-5)、上砂梁Z向移动模块(2-6-1)、(2-6-2)、上砂梁Z向移动电机(2- 7-1)、(2-7-2)；其中，所述真空上砂机(2-1)与型砂存储箱(1-8)、真空上料桶(2-2)连接，用于将存放在型砂存储箱(1-8)中的型砂颗粒吸入真空上料桶(2-2)中；所述上砂盒(2-3)安装在上砂梁(2-4)上，并与真空上料桶(2-2)连接，用于存放型砂颗粒；所述上砂梁Z向移动模块(2-6-1)、(2-6-2)安装在上砂龙门(2-5)上，并与上砂梁(2-4)固定连接，可以实现Z向的移动；所述上砂梁Z向移动电机(2-7-1)、(2-7-2)安装在上砂龙门(2-5)上，与上砂梁Z向移动模块(2-6-1)、(2-6-2)连接，用于驱动上砂梁Z向移动模块(2-6-1)、(2-6-2)运动；所述上砂龙门(2-5)与铺砂打印一体化系统(3)固定连接。 11.根据权利要求1所述的3D打印成形装置，其特征在于，所述铺砂打印一体化系统(3)位于移动平台(4)上方，铺砂打印一体化系统(3)包括X向横梁(3-1)、X向移动模块(3-2-1)、(3-2-2)、X向移动电机(3-3-1)、(3-3-2)、铺砂打印动龙门(3-4)、铺砂打印一体化装置(3-5)、铺砂打印Z向移动模块(3-6-1)、(3-6-2)、铺砂打印Z向移动电机(3-7-1)、(3-7-2)；其中，所述X向移动电机(3-3-1)、(3-3-2)安装在铺砂打印动龙门(3-4)上，X向移动电机(3-3-1)、(3-3-2)与安装在X向横梁(3-1)上的X向移动模块(3-2-1)、(3-2-2)连接，用于驱动铺砂打印动龙门(3-4)沿着所述X向横梁(3-1)运动；所述铺砂打印Z向移动模块(3-6-1)、(3-6-2)和所述铺砂打印Z向移动电机(3-7-1)、(3-7-2)都安装在铺砂打印动龙门(3-4)上，并彼此连接，所述铺砂打印一体化装置(3-5)与铺砂打印Z向移动模块(3-6-1)、(3-6-2)连接，并在铺砂打印Z向移动电机(3-7-1)、(3-7-2)的驱动下实现Z向的升降运动。 12.根据权利要求1所述的3D打印成形装置，其特征在于，所述移动平台(4)位于铺砂打印一体化系统(3)的X向横梁(3-1)的中间，包括可移动平台小车(4-1)、X向移动滑轨(4-2)，用于实现移动平台在打印工作位置和砂型清理工作位置的往复运动。 13.根据权利要求1所述的3D打印成形装置，其特征在于，所述控制系统(5)用于实现所述3D打印成形装置的自动运行。