本實用新型涉及一種增材制造裝置，屬于增材制造技術領域。

背景技術：

增材制造，是指通過材料逐層增加的方式將數字模型制造成三維實體的過程。現有的增材制造裝置主要使用材料為金屬粉末、熔融塑料、陶瓷漿料，這些裝置存在制造成本高、固化成型速度慢、無法用于大體積實體制造的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，并提供一種利用礦物粉料進行增材制造的裝置。

實現本實用新型目的所采用的技術方案為，一種礦物粉料增材制造裝置，至少包括底座、制造平臺、XYZ三軸移動機構和噴料系統，制造平臺安裝于底座上，噴料系統通過XYZ三軸移動機構驅動并且位于制造平臺上方，所述噴料系統包括噴料系統安裝板、粘結劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元，噴料系統安裝板通過XYZ三軸移動機構驅動，粘結劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元均安裝于噴料系統安裝板上；所述粘結劑供料單元包括順序連通的粘結劑電噴槍、軟管A和噴液針頭A，所述催化劑供料單元包括順序連通的催化劑電噴槍、軟管B和噴液針頭B，所述礦物粉料供料單元包括電動推桿、針閥軸和礦物粉料供料槍，電動推桿安裝于針閥軸上端并且與針閥軸固連，針閥軸位于礦物粉料供料槍的腔體中。

所述針閥軸表面上設有針刺，針閥軸的底端與礦物粉料供料槍的出料口形狀相匹配。

粘結劑供料單元和催化劑供料單元對稱分布于礦物粉料供料單元的兩側，噴液針頭A和噴液針頭B對稱分布于礦物粉料供料槍出料口的兩側并且與出料口齊平。

XYZ三軸移動機構安裝于制造平臺上，由龍門型梁架、X方向移動組件、Y方向移動組件和Z方向移動組件構成，X方向移動組件安裝于制造平臺上，龍門型梁架通過X方向移動組件驅動，Y方向移動組件通過螺栓安裝在龍門型梁架的橫梁上，Z方向移動組件通過Y方向移動組件驅動，噴料系統安裝板通過Z方向移動組件驅動。

所述X方向移動組件包括兩組由X方向滾珠絲杠副、驅動X方向滾珠絲杠副轉動的X方向電機和與X方向滾珠絲杠副中螺母固連的X方向直線滑塊構成的移動機構，兩組移動機構對稱安裝于制造平臺上，龍門型梁架的兩個底柱分別通過螺栓安裝在兩個X方向直線滑塊上。

所述Y方向移動組件由Y方向滾珠絲杠副、驅動Y方向滾珠絲杠副轉動的Y方向電機和與Y方向滾珠絲杠副中螺母固連的Y方向直線滑塊構成，Z方向移動組件安裝于Y方向直線滑塊上。

所述Z方向移動組件由Z方向滾珠絲杠副、驅動Z方向滾珠絲杠副轉動的Z方向電機和與Z方向滾珠絲杠副中螺母固連的Z方向直線滑塊構成，噴料系統安裝板通過螺栓安裝在Z方向直線滑塊上。

還包括控制器和電機驅動器，控制器通過電機驅動器控制電動推桿，粘結劑電噴槍、催化劑電噴槍、X方向電機、Y方向電機和Z方向電機均與控制器電性連接。

本實用新型提供的制造裝置，設計具有特殊結構的噴料系統實現下料，噴料系統包括噴料系統安裝板、粘結劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元，其中噴料系統安裝板為噴料系統的整體支撐，噴料系統安裝板通過XYZ三軸移動機構驅動，XYZ三軸移動機構驅動噴料系統按設定的軌跡移動；粘結劑供料單元、催化劑供料單元分布于礦物粉料供料單元的兩側，粘結劑與催化劑的噴射過程互不干擾，粘結劑供料單元、催化劑供料單元均由順序連通的電噴槍、軟管和噴液針頭構成，電動控制粘結劑與催化劑的噴射；礦物粉料供料單元包括電動推桿、針閥軸和礦物粉料供料槍，電動推桿安裝于針閥軸上端并且與針閥軸固連，針閥軸位于礦物粉料供料槍的腔體中，電動推桿驅動針閥軸上升、下降或上下振動，分別對應礦物粉料供料單元的打開、關閉和供料三種狀態，其表面上設置針刺、底端與礦物粉料供料槍的形狀相匹配，當礦物粉料供料單元處于打開狀態時，電動推桿控制針閥軸抬起，此時礦物粉料供料槍的出料口打開；當礦物粉料供料單元處于供料狀態時，電動推桿控制針閥軸以打開位置為最低點上下振動，針閥軸表面的針刺擾動礦物粉料，此時礦物粉供料槍的出料口可克服礦物粉料的拱橋效應使粉料落下；當礦物粉料供料單元處于關閉狀態時，電動推桿控制針閥軸下落到最低位置，此時礦物粉料供料槍的出料口被針閥軸的底端圓錐形結構封閉。

本實用新型中XYZ三軸移動機構的X方向、Y方向和Z方向的移動均通過電機控制滾珠絲杠副實現，通過設置一滑塊與滾珠絲杠副的螺母固連，滑塊與螺母共同移動，從而驅動其上安裝的其他結構的移動。

噴液針頭A和噴液針頭B對稱分布于礦物粉料供料槍的出料口的兩側并且與之齊平，因此粘結劑和催化劑的添加在礦物粉料從出料口中脫出時即進行，因此礦物粉料、粘結劑和催化劑共同下落，三者的下降過程同時為材料的混合過程，礦物粉料、粘結劑和催化劑在下落過程中自動混合，因此不需要另外設置攪拌混合動作，降低裝置成本。

本實用新型提供的增材制造裝置可使用礦物粉料作為制造材料，降低了制造成本，可制造大型的地質地貌模型、三維地形圖以及人造景觀模型等，具有巨大的商業價值。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的礦物粉料增材制造裝置的整體結構示意圖。

圖2為本實用新型提供的礦物粉料增材制造裝置的主視圖。

圖3為本實用新型提供的礦物粉料增材制造裝置的俯視圖。

圖4為噴料系統的結構示意圖。

其中，1-底座，2-制造平臺，3-X方向移動組件，3.1-X方向電機，3.2-X方向滾珠絲杠副，3.3-X方向直線滑塊，4-龍門型梁架，5-Y方向移動組件，5.1-Y方向電機，5.2-Y方向滾珠絲杠副，5.3-Y方向直線滑塊，6-Z方向移動組件，6.1-Z方向電機，6.2-Z方向滾珠絲杠副，6.3-Z方向直線滑塊，7-噴料系統安裝板，8-粘結劑電噴槍，9-針閥軸，9.1-針刺，10-礦物粉料供料槍，11-催化劑電噴槍，12-聯軸器，13-電動推桿，14-軟管A，15-噴液針頭A，16-螺栓A，17-螺栓B，18-螺栓C，19-螺栓D，20-螺栓E，21-螺栓F，22-軟管B，23-噴液針頭B。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細具體的說明，但是本實用新型的保護范圍并不局限于以下實施例。

本實用新型提供的礦物粉料增材制造裝置，其結構如圖1、圖2和圖3所示，包括底座1、制造平臺2、XYZ三軸移動機構、噴料系統、控制器和電機驅動器，制造平臺2通過螺栓C18安裝于底座1上，XYZ三軸移動機構安裝于制造平臺2上，噴料系統通過XYZ三軸移動機構驅動并且位于制造平臺上方；

所述XYZ三軸移動機構由龍門型梁架4、X方向移動組件3、Y方向移動組件5和Z方向移動組件6構成，X方向移動組件安裝于制造平臺上，龍門型梁架通過X方向移動組件驅動，Y方向移動組件通過螺栓A16安裝在龍門型梁架4的橫梁上，Z方向移動組件通過Y方向移動組件驅動，噴料系統安裝板通過Z方向移動組件驅動。

所述X方向移動組件3包括兩組由X方向滾珠絲杠副3.2、驅動X方向滾珠絲杠副轉動的X方向電機3.1和與X方向滾珠絲杠副中螺母固連的X方向直線滑塊3.3構成的移動機構，兩個X方向滾珠絲杠副3.2型號相同，兩組移動機構通過螺栓F21對稱安裝于制造平臺上，龍門型梁架的兩個底柱分別通過螺栓B17安裝在兩個X方向直線滑塊3.3上，龍門型梁架4可隨X方向直線滑塊3.3一起往返滑動；

所述Y方向移動組件5由Y方向滾珠絲杠副5.2、驅動Y方向滾珠絲杠副轉動的Y方向電機5.1和與Y方向滾珠絲杠副中螺母固連的Y方向直線滑塊5.3構成，Z方向移動組件6安裝于Y方向直線滑塊5.3上，使Z方向移動組件6可隨Y方向直線滑塊5.3往返滑動；

所述Z方向移動組件6由Z方向滾珠絲杠副6.2、驅動Z方向滾珠絲杠副轉動的Z方向電機6.1和與Z方向滾珠絲杠副中螺母固連的Z方向直線滑塊6.3構成，噴料系統安裝板7通過螺栓D19安裝在Z方向直線滑塊6.3上，使噴料系統安裝板7可隨Z方向直線滑塊6.3往返滑動；

X方向電機3.1、Y方向電機5.1和Z方向電機6.1均與控制器電性連接；

如圖4所示，所述噴料系統包括噴料系統安裝板7、粘結劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元，粘結劑供料單元、催化劑供料單元和礦物粉料供料單元均安裝于噴料系統安裝板7上，粘結劑供料單元和催化劑供料單元對稱分布于礦物粉料供料單元的兩側；所述粘結劑供料單元包括順序連通的粘結劑電噴槍8、軟管A14和噴液針頭A15，所述催化劑供料單元包括順序連通的催化劑電噴槍11、軟管B22和噴液針頭B23，所述礦物粉料供料單元包括電動推桿13、聯軸器12、針閥軸9和礦物粉料供料槍10，電動推桿13安裝于針閥軸9上端并且通過聯軸器12與針閥軸固連，針閥軸位于礦物粉料供料槍10的腔體中，所述針閥軸表面上設有針刺9.1、底端與礦物粉料供料槍的形狀相匹配，均呈圓錐狀，噴液針頭A15和噴液針頭B23對稱分布于礦物粉料供料槍10的出料口的兩側并且與之齊平，粘結劑電噴槍8和催化劑電噴槍11均與控制器電性連接，控制器通過電機驅動器控制電動推桿13。

本實施例所提供的礦物粉料增材制造裝置的工作步驟如下：

1)建立需要進行增材制造的實體的三維STL模型，對模型進行切片處理，切片厚度為0.1mm，每一層切片的輪廓線即為增材制造的鋪粉軌跡；

2)將礦物粉料送入礦物粉料供料槍中，將粘結劑和催化劑分別裝入粘結劑噴槍和催化劑噴槍；

3)控制器控制X方向移動組件、Y方向移動組件動作，使集成式噴料系統沿第一層的輪廓軌跡移動，在此過程中控制器通過電機驅動器驅動電動推桿動作，電動推桿控制針閥軸至供料狀態，此時針閥軸以打開位置為最低點上下振動，此時礦物粉供料槍的出料口可克服礦物粉料的拱橋效應使粉料落下，同時粘結劑電噴槍和催化劑電噴槍內部的電磁鐵推動活塞桿進行粘結劑和催化劑的下料，礦物粉料、粘結劑和催化劑相互混合并沿軌跡落在制造平臺上；

4)按照每一層的切片軌跡逐層堆積，完成增材制造的實體成型。