一种FDM成型工艺3D打印模型的抛光及强化装置的制作方法

一种fdm成型工艺 3d打印模型的抛光及强化装置
技术领域
1.本发明涉及一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置，是用于机械粗抛光工序之后的一种精抛光装置，具体涉及一种利用细小颗粒在模型表面通过热传导将表面层纹熔化再凝固成型的一种抛光和强化装置。


背景技术：

2.熔融沉积成型（fused deposition modelling, fdm）是增材制造（俗称3d打印）成型工艺的一种，其原理是将丝状的热塑性材料通过喷头加热熔化，喷头底部带有微细喷嘴（直径一般为0.4～1.0mm），在计算机控制下，喷头沿着x轴方向移动，工作台沿y轴方向移动，根据3d模型的数据移动到指定位置，将熔融状态下的液体材料挤喷出来并最终凝固。一个层面沉积完成后，工作台沿z轴方向按预定的增量下降一层的厚度，材料被喷出后沉积在前一层已固化的材料上，通过材料逐层堆积形成最终的成品。
3.fdm成型工艺具有成本低、使用方便、维护简单、体积小无污染等特点，极大地缩短了产品开发周期，降低了成本,从而能够快速响应市场变化,满足顾客的个性化需求,被广泛应用于工业制造、医疗、建筑、教育、大众消费等领域。但是，基于fdm成型工艺的3d打印作品，虽然有着以上所列的优点，但该工艺打印出的模型是由厚度为100微米左右的层叠加起来的，在层与层堆积的过程中，内部往往存在缺陷和应力不均的情况，而且打印出的物品表面层纹很明显，严重制约着fdm成型工艺3d打印技术的应用。
4.基于以上问题，3d打印模型后期需要进行抛光和强化处理，目前，从国内外市场调查来看，fdm成型工艺的3d打印模型后期抛光技术还处于很不成熟的阶段，已知的主流抛光方法有：1、手工打磨抛光； 2、化学溶液浸泡式抛光；3、高温雾化覆盖式抛光。以上抛光技术中，各有各的优点，但缺点也是不容忽视的。首先，采用传统手工打磨抛光的方法，效率低下，打磨后表面粗糙度提高程度有限，除非打腻子后再打磨，这样更繁琐，而且无法提高模型的强度；其次，采用化学溶液浸泡的方式抛光，原理是通过能与模型材料起反应的有机溶剂将模型表面的粗糙部分溶化后再磨平，这种方法缺点显而易见，就是所使用的有机溶剂对人体有害，另外抛光过的模型表面有损耗，影响尺寸精度；再次，使用高温雾化覆盖式抛光，其实原理和化学溶浸式抛光类同，只是将有机溶剂加热气化后，使其均匀地覆盖在被抛光3d打印模型表面，使表面纹理融为一体以达到光滑效果，抛光效率较高，但其缺点也是显而易见的，有机溶剂气化后易挥发，回收不到位会导致环境污染且对人体有害，易燃易爆，需严格按照规范操作，对使用者的素质要求较高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置，本发明的技术方案如下：一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置，由模型填充夯实装置和加热装置组成，所述模型填充夯实装置由外壳、震动平台、填料制备装置、升降平台和模型存放槽组成，模型存放槽放置在震动平台上，填料制备装置安装在升降
平台上，位于模型存放槽正上方，其用于精磨填料，并将精磨后的填料均匀洒向模型存放槽中，所述升降平台由升降电机、丝杆、光轴组成，其用于带动填料制备装置的升降并压实填料。加热装置由保温箱体、温度检测模块、加热模块、定时器组成，用于对放置在模型存放槽中以夯实的打印模型进行加热处理。
6.进一步，所述震动平台是采用安装在平台下方的偏心电机和弹性底座来实现震动的，振频可通过调节电机转速来调节。
7.进一步，所述模型存放槽为可活动式，工作时固定在震动平台上，非工作时可取出。
8.进一步，所述填料制备装置是由电机带动切割刀片将放置在填料盒中的填料进行切割。
9.进一步，所述填料盒底部有网状小孔，用于将精磨后的填料漏向放置在其下方的模型存放槽中，网状小孔间隙为0.05mm。
10.进一步，所属切割刀片上端为切割部分，下端为刮平部分，可将填料盒中已精磨的填料刮平使其通过网状小孔漏到下方的模型存放槽当中。
11.进一步，所述填料为精盐。
12.进一步，所述加热装置可设定保温箱体内的温度，并设有定时器。
13.采用上述方案，本发明具有以下有益效果。
14.采用震动平台夯实填料，在初始阶段采用低频震动，保证填料完全填入模型的各个方位，后期采用高频震动模式，具有效率高，夯实可靠的优点。
15.填料制备装置放置在升降平台上，既可以用于精磨填料，填料盒还用于压实模型存放槽中的填料，进一步达到夯实的目的。
16.采用可移动式模型存放槽，在模型和填料充分夯实后再移入加热装置中，操作简单方便。
17.加热装置可设定保温箱体内的温度，通过定时器来控制加热的时间，针对不同材质打印出来的模型，可设定不同的加热温度和时间。
附图说明
18.以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
19.图1为本发明一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置中的模型填充夯实装置结构示意图；图2为本发明一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置中的加热装置示意图；图3为本发明一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置中填料制备装置仰视示意图。
20.图中：1-震动平台；2-外壳；3-模型存放槽；4-升降平台；5-填料制备装置；6-加热装置；11-弹性底座；12-偏心电机；41-丝杆；42-升降电机；43-光轴；51-切割刀片；52-电机；53-填料盒；61-加热模块；62-保温箱体；63-定时器；64-温度检测模块。
具体实施方式
21.如图1和图2所示，一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置，由模型填充夯
实装置和加热装置6组成，所述模型填充夯实装置由外壳2、震动平台1、填料制备装置5、升降平台4和模型存放槽3组成，模型存放槽3放置在震动平台1上，填料制备装置5安装在升降平台4上，位于模型存放槽3的正上方，其用于精磨填料，并将精磨后的填料均匀洒向模型存放槽3中，所述升降平台4由升降电机42、丝杆41、光轴43组成，其用于带动填料制备装置5的升降，通过填料盒53压实填料。加热装置6由保温箱体62、温度检测模块64、加热模块61、定时器63组成，用于对模型存放槽3中由填料夯实的打印模型进行加热处理。
22.优选的，所述震动平台1是采用安装在平台下方的偏心电机12和弹性底座11来实现震动的，振频可通过调节电机转速来调节。
23.优选的，所述模型存放槽3为可活动式，工作时固定在震动平台1上，非工作时可取出。
24.优选的，所述填料制备装置是由电机52，切割刀片51以及填料盒53组成，工作时，向填料盒53中添加精盐，由电机52带动切割刀片51高速旋转进行切割打磨精盐，进一步降低精盐颗粒大小。
25.优选的，如图3所示，所述填料盒53的底部有网状小孔，小孔间隙为0.05mm，精磨后的精盐会通过小孔漏入放置在其正下方的模型存放槽3中。
26.优选的，所属切割刀片51的上端为切割部分，下端为刮平部分，可将填料盒53中已精磨过的精盐刮平并使其通过网状小孔漏到下方的模型存放槽3当中。
27.本发明的目的在于提供fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置，有着结构紧凑、 操作简单，设备成本低、对环境无污染等特点。实现fdm成型工艺的3d打印零部件的后处理的半自动化，不仅减轻了劳动力，降低了危险性，而且提高了3d打印零部件后处理的效率，使处理后的零部件强度增大，表面粗糙度减小，外形更美观。
28.具体工作流程如下：先将模型存放槽3固定在震动平台1上，将精盐加入填料盒53当中，启动电机52带动切割刀片51将精盐进行切割同时将切割后的精盐洒入模型存放槽3当中，待填料盒53中精盐铺满底层后，暂停电机52，将待抛光的打印模型放入其中，重新启动填料制备装置5，并启动震动平台1，通过降低偏心电机12的转速，前期使用低频震动模式让精盐均匀填入打印模型的各个角落和缝隙，待模型完全被精盐填埋后，增加偏心电机12的转速，启用高频震动模式，夯实埋在精盐中的模型，同时启动升降平台4，带动填料盒53下降并压实在模型存放槽3的上端，进一步夯实埋在精盐中的模型，直至精盐完全没过待抛光的打印模型，并且精盐在模型存放槽中的高度无明显变化，表示已完成夯实工作，转入下一步骤。
29.将上一步备好模型存放槽3取出并将其放入加热装置6中，设定保温箱体62的温度，以pla材料打印的模型为例，设定箱内温度为200度，并将定时器时间设置为10分钟。
30.待上一步加热完成后，将模型存放槽3取出并放置在空气中待其完全冷却至室温，然后将模型从夯实的精盐中取出并用清水洗净，模型抛光完成。
31.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
32.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化装置，包括模型填充夯实装置和加热装置组成，所述模型填充夯实装置由外壳、震动平台、填料制备装置、升降平台和模型存放槽组成，模型存放槽放置在震动平台上方，填料制备装置安装在升降平台上，位于模型存放槽上方，用于精磨填料，并将精磨后的填料均匀洒向模型存放槽中，所述升降平台由升降电机、丝杆、光轴组成，其用于带动填料制备装置的升降并压实填料，所述加热装置包括保温箱体、温度检测模块、加热模块、定时器组成，用于对夯实在模型存放槽中的打印模型进行加热处理。2.根据权利要求1所述一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化的装置，其特征在于所述震动平台采用偏心电机和弹性底座来实现震动，振频可调节。3.根据权利要求1所述一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化的装置，其特征在于所述模型存放槽为可活动式，工作时固定在震动平台上，非工作时可取出。4.根据权利要求1所述一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化的装置，其特征在于所述填料制备装置是由电机带动切割刀片将填料盒中的填料进行切割打磨。5.根据权利要求1所述一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化的装置，其特征在于所述填料盒底部有网状小孔，小孔间隙为0.05mm，用于将精磨后的填料洒向下方的模型存放槽中。6.根据权利要求1所述一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化的装置，其特征在于所述切割刀片上端为切割部分，下端为刮平部分，可将填料盒中已精磨的填料刮平使其通过网状小孔漏到下方的模型存放槽中。7.根据权利要求1所述一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化的装置，其特征在于所述填料为精盐 。8.根据权利要求1所述一种fdm成型工艺3d打印模型的抛光及强化的装置，其特征在于所述加热装置可设定保温箱体内的温度，并设有定时器。

技术总结
本发明公开一种FDM成型工艺3D打印模型表面抛光和强化装置，包括模型填充夯实装置和加热装置组成，所述模型填充夯实装置由外壳、震动平台、填料制备装置、升降平台和模型存放槽组成，其用于精磨填料，并将精磨后的填料对放置在模型存放槽中的打印模型进行填充和夯实处理；加热装置由保温箱体、温度检测模块、加热模块、定时器组成，用于对夯实在模型存放槽中的打印模型进行加热，由于填料和模型表面之间完全接触，热量可均匀传导至模型表面，可将模型表面的层纹融化，冷却后模型表面更加细腻光滑，同时由于层纹的消失，模型的表面粘合效果更好，增强了模型的强度。增强了模型的强度。增强了模型的强度。


技术研发人员：周保根 贺琦 范涛
受保护的技术使用者：昆山市奇迹三维科技有限公司
技术研发日：2020.11.21
技术公布日：2022/5/25