[发明专利]一种基于热固化粉末材料的3D打印成型装置及方法

权利要求书

1.一种基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其包括成型腔和用于向成型腔分层铺粉进而形成粉层的铺粉系统，其特征在于：其还包括：

压电喷头打印执行系统，用于形成打印数据，并基于打印数据向粉层喷射粘结剂；热固化执行系统，用于对粉层内带有粘结剂的区域直接固化。

2.根据权利要求1所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的压电喷头打印执行系统包括：

建模单元，用于设定层高并根据设定的层高进行分层处理，获得打印数据；

电路单元，用于对打印数据进行解读，并将其转化为二进制数据，基于二进制数据向压电喷头发送控制信号；

供墨单元，用于向压电喷头提供粘结剂；

压电喷头，基于电路单元的控制信号，将供墨单元提供的粘结剂喷射至粉层上。

3.根据权利要求2所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的建模单元包括：

分层模块，用于导入打印文件，并根据设定的层高对打印文件进行分层处理，得到二维文件；

轮廓模块，用于将二维文件中的几何图形的外缘的线条保存下来；

BMP模块，用于根据打印分辨率将每个二维文件转化为BMP文件。

4.根据权利要求3所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的电路单元包括：

数据模块，用于对建模单元形成的BMP文件进行解读，根据压电喷头的喷孔排列将BMP文件转换为多段的二进制数据，将二进制数据发送至压电喷头；

波形模块，用于产生与压电喷头相对应的驱动波形，并将驱动波形发送给压电喷头，进而驱动压电喷头；

所述的数据模块和波形模块均连接在一块喷头转接板上，所述的压电喷头也连接在喷头转接板上，喷头转接板用于二进制数据和波形的传输。

5.根据权利要求2所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的供墨单元包括依次连接的一级墨盒模块、一级过滤模块、二级墨盒模块、二级过滤模块和供墨喷头，二级墨盒模块上还连接有负压模块，供墨喷头连接至压电喷头的液体流道。

6.根据权利要求1所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的热固化执行系统包括：

红外激光器，用于发出红外激光；

激光整形光路，用于将红外激光整形为光幕；

激光对准结构，用于调整光幕的照射方向。

7.根据权利要求6所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的激光整形光路包括：

柱面镜，用于将红外激光整形为散发的线状光束；

准直镜，用于将散发的线状光束调整为平行的线状光束；

聚焦镜，用于将平行的线状光束聚焦于打印平面上。

8.根据权利要求1所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的成型腔的上方设有第一移动梁和第二移动梁，所述的铺粉系统安装在第一移动梁上，铺粉过程中，第一移动梁从右向左移动；所述的压电喷头打印执行系统和热固化执行系统安装在第二移动梁上，且热固化执行系统设置在压电喷头打印执行系统的左侧，粘结剂喷射和固化的过程中第二移动梁从左向右移动。

9.根据权利要求1所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：所述的成型腔配有升降机构，用于控制成型腔的高度。

10.一种基于热固化粉末材料的3D打印成型方法，采用权利要求1所述的基于热固化粉末材料的3D打印成型装置，其特征在于：其包括以下步骤：

1)采用铺粉系统向成型腔内铺设一层粉层；

2)压电喷头打印执行系统基于设定的层高形成打印数据，并基于打印数据采向粉层喷射粘结剂；

3)热固化执行系统跟随压电喷头打印执行系统同时启动，喷射粘结剂后，热固化对粉层内带有粘结剂的区域直接固化；

4)判断3D打印是否完成，若3D打印未完成，则将成型腔下降一个层高的高度后返回步骤1)，若3D打印已完成，则结束。