[实用新型]压电式三维打印成型系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维打印成型技术领域，更具体地，涉及一种压电式喷射三维打印成型系统。

背景技术

三维打印快速成型技术最早由美国麻省理工学院Emanuel Sachs等人研制，是目前快速成型领域最具生命力的技术之一，有广阔的应用前景。该技术是一种基于“离散/堆积”思想的增长型制造技术，利用计算机技术将三维CAD模型沿一个方向离散成一系列二维截面图，然后根据截面图信息，逐层打印堆积成型。在每一层打印中，利用精密喷头在预先铺好的粉末平面上喷射粘结溶液，将喷射区域内的粉末粘结起来，然后将已打印的粉末平面下降一定高度并在上面铺上一层粉末，准备下一截面图的打印。如此循环，逐层粘结堆积，直到整个CAD模型的所有截面图全部打印完成，经过后处理，除去未粘结的粉末，就形成了实体三维模型。

它能根据产品的三维模型数据，迅速而精确地制造出该产品，而不借助传统的零件制造过程需要的车、铣、刨、磨、钳等多种机加工设备和模具，成本低，耗时短。三维打印快速成型技术在成型精度、设备价格、对环境污染、成型周期和原料多样性等方面相对于其他快速成型方法占据优势。与光固化快速成型、分层实体制造法和选择性激光烧结快速成型技术相比，三维打印快速成型技术具有设备价格低、成型精度高、环境污染小的优势。与熔融沉积快速成型技术相比，三维打印快速成型技术能够成型材料种类较多，且制件时间比较短。三维打印快速成型技术已广泛应用于原型快速制造，模具快速制造，功能部件制造，医学模型，制药工程，组织工程等领域。

然而，目前在三维打印快速成型领域中，一般都采用热气泡式喷嘴喷射成型材料或者粘结材料，通过加热产生热气泡的方式来产生微滴。这种方式不可避免地对喷射的材料性质产生影响，特别是对三维打印快速成型技术在生物、制药等新兴领域的应用约束较大。三维打印成型系统一般都是将粘结成分添加到溶液中，受喷射时的粘度限制，粘结成分含量往往不足，粘结强度不够理想。另外，现有的快速成型系统结构复杂，控制精度不够，而且成型所需的粉末以及粘结剂价格昂贵，这些都限制了进一步的推广使用。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷，本实用新型的目的在于提供一种压电式三维打印成型系统，从而能够在成型时喷射溶液无需加热，可喷射溶液种类多，且设备费用低，成型制件粘结强度和精度高。

按照本实用新型，提供了一种压电式三维打印成型系统，该系统包括箱体及其支撑框架、X向运动机构、承载结构、粉腔、三维图像分层离散机构、铺粉机构以及压电式喷头，其中：

所述X向运动机构安装在支撑框架上，包括步进电机、沿着X轴方向设置且相互平行的两个同步带，以及横跨在所述平行同步带之间并与所述步进电机相联接的传动轴，该传动轴的两端分别安装有同步带轮，由此带动与之相连的所述平行同步带执行X轴方向的运动；

所述承载结构的两侧分别联接在所述平行同步带上，用于承载所述压电式喷头和铺粉机构；

所述粉腔设置在箱体内位于所述承载结构之下，包括储粉腔和成型腔，分别用于存放构成三维图像实体的粉末材料；

所述三维图像分层离散机构用于将需要成型的三维图像按照一定层高而离散成一系列的连续二维片状图像；

所述铺粉机构设置在所述承载结构上随其X向运动而运动，并按照所述三维图像分层离散机构所设定的层高依次将相应高度的粉末材料从所述储粉腔推动转移到成型腔；

所述压电式喷头设置在所述承载结构上随其X向运动而运动，同时可沿着垂直于X轴方向的Y轴方向往复移动，用于向被所述铺粉机构依次推至成型腔的粉末材料分别喷射作为粘结剂的溶液，由此执行对粉末材料的粘结成型。

通过本实用新型的以上技术构思，由于采用压电式喷头作为粘结剂溶液的喷射机构，与热泡式喷头结构相比，喷射时无需加热溶液，由此可以喷射更多种类的溶液，并可以通过调整溶液中的粘结成分来达到满意的粘结强度；由于将喷头及铺粉机构装载在承载机构上，一方面能够使得功能组件的结构布置更为紧凑，方便与X向运动机构的联接和运动，另一方面还能够弥补压电式喷头的支撑结构刚度不足的缺点，从而保证打印喷射的正常进行；另外，由于承载结构Y向的尺寸较大，若采用单侧驱动，容易出现非驱动侧响应慢于驱动侧的现象，相应影响打印精度，本实用新型中采用双侧同步带驱动模式，可以很好地解决上述问题。

作为进一步优选地，所述铺粉机构包括直流电机和通过联轴器与该直流电机相联接的铺粉辊筒，所述铺粉辊筒的两端具有片状挡粉板，由此在直流电机的驱动下将粉末材料从所述储粉腔推动转移到成型腔。