一种3D打印系统技术方案

本发明专利技术属于快速成型技术领域，并公开了一种3D打印系统，包括喷墨打印机、打印驱动控制器和快速成型平台，所述喷墨打印机包括外壳、打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁、粘结剂供应盒和第一喷头，第一喷头安装在打印机横梁上，粘结剂供应盒与第一喷头连接，打印机主板驱动第一喷头沿X轴移动，打印机主板控制第一喷头朝粉末喷射粘结剂；打印驱动控制器驱动打印机横梁沿Y轴移动；快速成型平台包括支撑架、成型缸、粉缸和铺粉辊，铺粉辊安装在打印机横梁上并且其纵向与所述打印机横梁的纵向一致。本发明专利技术喷射粘结剂时可成形多种类型零件，直接喷印树脂可成形高性能塑料零件，可选材料比FDM和SLA更多样，而且成本低，精度高。

A 3D printing system

The invention belongs to the field of rapid prototyping technology, a 3D printing system and the public, including printing ink jet printer, drive controller and rapid prototyping platform, the inkjet printer comprises a shell, a printer motherboard, first driving mechanism, the printer and the first box beam, adhesive supply nozzle, the first nozzle is installed in the printer on the beam, adhesive supply box the printer is connected with the first nozzle, the motherboard driver moves the first nozzle along the X axis, the first printer board to control the powder injection nozzle towards the binder; print driver controller driver printer beam along Y axis; rapid prototyping platform comprises a support frame, forming cylinder, cylinder and powder powder roller, powder spreading roller is installed on the beam and the printer consistent with the longitudinal longitudinal beam printer. The invention can form many kinds of parts when spraying adhesive, and directly spray the resin to form high performance plastic parts. The optional material is more like FDM and SLA, and the cost is low and the precision is high.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印系统
本专利技术属于快速成型
，更具体地，涉及一种3D打印系统。
技术介绍
3D打印机主要分为桌面型3D打印机(个人消费级)和工业型3D打印机(工业级)。据调研机构发布的《2016全球3D打印机市场状况》的销售量显示，96％是个人/桌面3D打印机，销售额同比增长27％。由此可见，桌面型3D打印机市场前景较广，不仅在建筑模型、医学模型、教学模型、工业样品等概念模型有广泛应用，还可打印陶艺产品、小玩具(模型或任务玩偶)、小工具、3D体验馆中的人像等。然而目前，国内桌面型3D打印机仍存在诸多不足：(1)难以实现彩色打印；(2)激光器、软件、材料等核心技术还依赖进口，造机成本较高；(3)目前市场上桌面3D机只有FDM(熔融沉积成型)和SLA(光固化)两种技术，其中FDM打印速度慢，精度较低，且材料限制严重，只能打印塑料；而SLA虽速度快精度高，但设备和材料成本高，且对环境要求高，需要避光保护。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种3D打印系统，其可支持陶瓷粉末、塑料粉末、蜡粉、砂等多种非金属粉末的打印成型，直接喷射粘结剂可成形高性能塑料零件，可选材料比FDM和SLA更多样，而且成本低，精度高。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种3D打印系统，其特征在于，包括喷墨打印机、打印驱动控制器和快速成型平台，其中，所述喷墨打印机包括外壳、打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁、粘结剂供应盒和第一喷头，所述打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁和粘结剂供应盒分别安装在所述外壳的内壁上，所述第一喷头安装在所述打印机横梁上，所述粘结剂供应盒与所述第一喷头连接，以用于供应粘结剂，所述打印机主板通过第一驱动机构驱动所述第一喷头沿X轴移动，并且所述打印机主板控制所述第一喷头朝粉末喷射粘结剂，其中，X轴与所述打印机横梁的纵向平行；所述打印驱动控制器通过第二驱动机构驱动所述打印机横梁沿Y轴移动，其中，Y轴与X轴垂直并且所述Y轴与X轴共同构成的平面为水平面；所述快速成型平台包括支撑架、成型缸、粉缸和铺粉辊，所述成型缸和粉缸分别安装在所述支撑架上并且两者均位于所述第一喷头的下方，所述铺粉辊安装在所述打印机横梁上并且其纵向与所述打印机横梁的纵向一致，以用于将所述粉缸内的粉末铺到所述成型缸上，所述打印驱动控制器通过第三驱动机构控制所述成型缸的活塞沿Z轴移动且其通过第四驱动机构控制所述粉缸的活塞沿Z轴移动，其中，所述Z轴、Y轴和X轴共同构成笛卡尔坐标系。优选地，所述打印机横梁上还安装有用于喷出彩色液体的第二喷头，所述打印机主板控制所述第二喷头朝粉末喷射彩色液体。优选地，还包括用于刮除所述成型缸上的未粘结粉末的刮粉装置。优选地，所述支撑架上安装有回收盒，以用于回收未粘结粉末。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)喷印粘结剂时可成形多种类型材料，可支持陶瓷粉末、塑料粉末、蜡粉、砂等多种非金属粉末，直接喷印树脂可成形高性能塑料零件，可选材料比FDM和SLA更多样，而且成本低，精度高；2)本专利技术可实现了高速彩色打印，打印速度比FDM技术要快；3)无需像SLA一样需真空环境；且打印剩下的粉末可回收，环保又省开支。4)具有较好的工程应用价值，对彩色、小批量、高复杂度、成型速度要求高的模型和产品快速制造具有重要意义，在实验、研究所、房地产等领域都能得到很好的应用。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1，一种3D打印系统，包括喷墨打印机1、打印驱动控制器和快速成型平台2，其中，所述喷墨打印机1包括外壳、打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁11、粘结剂供应盒12和第一喷头13，所述打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁11和粘结剂供应盒12分别安装在所述外壳的内壁上，所述第一喷头13安装在所述打印机横梁11上，所述粘结剂供应盒12与所述第一喷头13连接，以用于供应粘结剂，所述打印机主板通过第一驱动机构驱动所述第一喷头13沿X轴移动，并且所述打印机主板控制所述第一喷头13朝粉末6喷射粘结剂，从而通过将粉末6粘结在一起，再逐层粘结打印，最终形成成型零件5；其中，X轴与所述打印机横梁11的纵向平行；所述打印驱动控制器通过第二驱动机构驱动所述打印机横梁沿Y轴移动，其中，Y轴与X轴垂直并且所述Y轴与X轴共同构成的平面为水平面；所述快速成型平台2包括支撑架、成型缸21、粉缸22和铺粉辊23，所述成型缸21和粉缸22分别安装在所述支撑架上并且两者均位于所述第一喷头13的下方，所述铺粉辊23安装在所述打印机横梁11上并且其纵向与所述打印机横梁11的纵向一致，以用于将所述粉缸22内的粉末6铺到所述成型缸21上，所述打印驱动控制器通过第三驱动机构控制所述成型缸21的活塞沿Z轴移动且其通过第四驱动机构控制所述粉缸22的活塞沿Z轴移动，其中，所述Z轴、Y轴和X轴共同构成笛卡尔坐标系。上述第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构和第四驱动机构均为电机。进一步，所述打印机横梁11上还安装有用于喷出彩色液体的第二喷头，所述打印机主板控制所述第二喷头朝粉末6喷射彩色液体。通过打印机主板的控制，可以使第二喷头和第一喷头13喷向同一处粉末6。进一步，还包括用于刮除所述成型缸21上的未粘结粉末6的刮粉装置3。进一步，所述支撑架上安装有回收盒4，以用于回收未粘结粉末6。本3D打印系统由市面上比较常见的喷墨打印机，譬如可以由惠普打印机、爱普生打印机改装，保留喷墨打印机的打印机主板和第一喷头13，加装打印机驱动控制器来为打印机主板控制加装的其他部件，加装的部件包括粉缸22、成型缸21和运动部件等，以实现三维打印的功能。打印机主板控制第一喷头13沿X轴移动，利用现有的电脑驱动程序和打印系统控制喷墨。打印驱动控制器接受打印机主板的信号，从中提取出有用的信息，并实现3D打印的整体打印流程，具体包括：1.控制3D打印系统的部件：监测打印机主板信号，给出反馈信号；2.多轴电机联动的控制：打印机横梁11、粉缸22、成型缸21的原点定位以及运动控制；3.通过串口与上位机通讯：控制机器、设置参数、急停；4.用户干预：用户直接手动急停、控制电机；5.打印流程控制：实施完整的单层打印、连续打印、急停恢复；打印机主板带有电机驱动机构，它通过H桥电路，输出正负极可变、脉宽可变的调制脉冲(PWM)，控制电机转动方向、转动速度。其电压约为21V，频率约为22kHz。H桥信号频率快，电压高，而且不与控制器共地，单片机不能直接采集信号。因此可利用两个光电耦合器，将H桥信号按正、反转分离开来，形成两路信号，该电路在打印驱动控制器上实现。本专利技术的打印驱动控制器主控采用基于ARMCortex-m3@72MHz内核的STM32F103RCT6芯片，精心搭配外设输入输出，仔细考虑状态流程转移，将控制方案压缩至单芯片、单板控制卡，集成CH340GUSB转串口芯片，与上位机进行通讯。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印系统，其特征在于，包括喷墨打印机、打印驱动控制器和快速成型平台，其中，所述喷墨打印机包括外壳、打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁、粘结剂供应盒和第一喷头，所述打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁和粘结剂供应盒分别安装在所述外壳的内壁上，所述第一喷头安装在所述打印机横梁上，所述粘结剂供应盒与所述第一喷头连接，以用于供应粘结剂，所述打印机主板通过第一驱动机构驱动所述第一喷头沿X轴移动，并且所述打印机主板控制所述第一喷头朝粉末喷射粘结剂，其中，X轴与所述打印机横梁的纵向平行；所述打印驱动控制器通过第二驱动机构驱动所述打印机横梁沿Y轴移动，其中，Y轴与X轴垂直并且所述Y轴与X轴共同构成的平面为水平面；所述快速成型平台包括支撑架、成型缸、粉缸和铺粉辊，所述成型缸和粉缸分别安装在所述支撑架上并且两者均位于所述第一喷头的下方，所述铺粉辊安装在所述打印机横梁上并且其纵向与所述打印机横梁的纵向一致，以用于将所述粉缸内的粉末铺到所述成型缸上，所述打印驱动控制器通过第三驱动机构控制所述成型缸的活塞沿Z轴移动且其通过第四驱动机构控制所述粉缸的活塞沿Z轴移动，其中，所述Z轴、Y轴和X轴共同构成笛卡尔坐标系。...

【技术特征摘要】
1.一种3D打印系统，其特征在于，包括喷墨打印机、打印驱动控制器和快速成型平台，其中，所述喷墨打印机包括外壳、打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁、粘结剂供应盒和第一喷头，所述打印机主板、第一驱动机构、打印机横梁和粘结剂供应盒分别安装在所述外壳的内壁上，所述第一喷头安装在所述打印机横梁上，所述粘结剂供应盒与所述第一喷头连接，以用于供应粘结剂，所述打印机主板通过第一驱动机构驱动所述第一喷头沿X轴移动，并且所述打印机主板控制所述第一喷头朝粉末喷射粘结剂，其中，X轴与所述打印机横梁的纵向平行；所述打印驱动控制器通过第二驱动机构驱动所述打印机横梁沿Y轴移动，其中，Y轴与X轴垂直并且所述Y轴与X轴共同构成的平面为水平面；所述快速成型平台包括支撑架、成型缸、粉缸和铺粉辊，所述成型缸和粉缸分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明，魏青松，李豪，田乐，何宇泉，熊寿尧，张弛，海蓉，武凯华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42