适用于微重力空间环境的3D打印系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种适用于微重力空间环境的3D打印系统，该适用于微重力空间环境的3D打印系统包括重力模拟装置和打印机构。重力模拟装置用于产生恒定力场。打印机构设有成型室，成型室具有相对的第一端和第二端，成型室位于重力模拟装置所产生的恒定力场内，以使打印材料能够在恒定力场的作用下从成型室的第一端朝向第二端移动。在恒定力场的作用下，打印材料存在沿着恒定力场中力的方向运动的趋势。首先，恒定力场能够驱动打印材料从成型室的第一端朝向室第二端移动并铺设于成型室内。并且，在恒定力场的作用下，打印材料会相互挤压形成致密的打印层，从而有利于打印机构将打印材料打印成致密的3D打印模型，进而提高3D打印模型的结构强度。印模型的结构强度。印模型的结构强度。

【技术实现步骤摘要】
适用于微重力空间环境的3D打印系统


[0001]本技术涉及3D打印
，特别是涉及一种适用于微重力空间环境的3D打印系统。

技术介绍

[0002]随着人类对太空进行探索，人们会建造更多的太空探索设备，如太空探测器、空间站和宇宙飞船等，但是空间探索充满着不确定因素，需要太空探索设备具有一定的自我修复能力以及一定的功能扩充能力，以应对太空中出现的一些突发情况。
[0003]目前市面上的3D打印设备的使用场景都是在地球重力环境下使用的。在地球重力场的作用下，打印材料存在向重力方向运动的趋势，打印材料铺设完成后将会静止在打印平台上。且在重力作用下，打印材料相互挤压，有利于将打印材料打印成致密的3D打印模型，从而提高3D打印模型的结构强度。但是在太空环境中，重力不存在或者极其微弱，无法使打印材料向某一方向运动进而达到致密且静止的状态，因而无法将打印材料打印成致密的3D打印模型，从而使得3D打印模型的结构强度较低。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种适用于微重力空间环境的3D打印系统，解决现有的3D打印系统及方法在微重力空间环境下无法使打印材料向某一方向运动并达到致密且静止的状态，进而无法将打印材料打印成致密的3D打印模型的问题。
[0005]本技术提供一种适用于微重力空间环境的3D打印系统，该适用于微重力空间环境的3D打印系统包括重力模拟装置和打印机构。重力模拟装置用于产生恒定力场。打印机构设有成型室，成型室具有相对的第一端和第二端，成型室位于重力模拟装置所产生的恒定力场内，以使打印材料能够在恒定力场的作用下从成型室的第一端朝向第二端移动。
[0006]于本技术一实施例中，重力模拟装置设有旋转台，打印机构连接旋转台，旋转台能够带动打印机构匀速转动，以使成型室内产生恒定的离心力场。打印材料在离心力场的作用下从成型室的第一端朝向室第二端移动并铺设于成型室内。并且，在离心力场的作用下，打印材料会相互挤压形成致密的打印层，从而有利于打印机构将打印材料打印成致密的3D打印模型，进而提高3D打印模型的结构强度。
[0007]于本技术一实施例中，打印机构包括铺粉器和滑轨，滑轨设于成型室的第一端，铺粉器可移动地装设于滑轨，以将打印材料铺设于成型室内。如此，铺粉器可在滑动过程中将打印材料均匀地铺设于成型室内。
[0008]于本技术一实施例中，滑轨呈圆弧状，且滑轨所对应的圆心与旋转台的转动轴心重合。如此，离心力场中的离心力与滑轨保持垂直，确保打印材料离开滑轨时呈均匀发散的状态，避免打印材料受力不均造成打印层的厚薄不一致。
[0009]于本技术一实施例中，打印机构还包括打印底板，打印底板沿着由第一端至第二端的方向可移动地设于成型室内，打印底板朝向滑轨的一侧设有打印面，打印面为圆
弧面，且打印面的曲率与滑轨的曲率相同。如此设置，有利于从滑轨上分离出的每一层打印材料与打印面紧密贴合，以及，有利于下一层打印材料与上一层打印材料紧密贴合。
[0010]于本技术一实施例中，打印机构还包括第一驱动电机，第一驱动电机的输出端设有第一螺杆，打印底板设有与第一螺杆螺纹配合的第一螺纹部，第一驱动电机能够驱动第一螺杆转动，以使第一螺纹部带动打印底板沿着第一螺杆的轴向移动。如此，能够巧妙地将第一驱动电机的圆周运动转化为打印底板的直线运动。
[0011]于本技术一实施例中，打印机构还设有供粉室和回收室，供粉室、成型室和回收室沿着滑轨的长度方向依次设置于滑轨的一侧。如此，大大提高了铺粉器的铺粉效率，并且，铺粉器内剩余的打印材料可倒入回收室内，有利于打印材料的回收利用。
[0012]于本技术一实施例中，供粉室内设有堆料板，打印机构还包括连接堆料板的第二驱动电机，第二驱动电机能够驱动堆料板朝向滑轨移动，以将供粉室内的打印材料推至滑轨处。
[0013]于本技术一实施例中，打印机构还包括壳体，壳体内设有固定支架，固定支架装设于壳体内，滑轨、供粉室、成型室和回收室均装设于固定支架，第一驱动电机和第二驱动电机均安装于壳体的侧壁上。
[0014]于本技术一实施例中，旋转台呈圆盘状，适用于微重力空间环境的3D打印系统还包括连接件，连接件设于旋转台的外周侧，且连接件一端连接旋转台，另一端连接打印机构。如此，有利于打印机构更牢固地连接旋转台。
[0015]于本技术一实施例中，打印机构还包括激光发射装置，激光发射装置用于向成型室发射激光，以固化打印材料。如此，有利于打印材料在成型室内快速固化成型。
[0016]本技术提供的适用于微重力空间环境的3D打印系统，在恒定力场的作用下，打印材料存在沿着恒定力场中力的方向运动的趋势。首先，恒定力场能够驱动打印材料从成型室的第一端朝向室第二端移动并铺设于成型室内。并且，在恒定力场的作用下，打印材料会相互挤压形成致密的打印层，从而有利于打印机构将打印材料打印成致密的3D打印模型，进而提高3D打印模型的结构强度。
附图说明
[0017]图1为本技术一实施例的适用于微重力空间环境的3D打印系统的结构示意图；
[0018]图2为本技术一实施例的适用于微重力空间环境的3D打印系统的局部剖视图；
[0019]图3为本技术一实施例的打印机构的剖视图；
[0020]图4为本技术一实施例的打印机构的局部结构示意图；
[0021]图5为本技术一实施例的支撑层和打印层的结构示意图；
[0022]图6为本技术一实施例的控制电路系统图。
[0023]附图标记：100、打印材料；101、第一区域；102、第二区域；103、第三区域；104、第四区域；105、第五区域；106、支撑层；107、打印层；1、连接件；2、重力模拟装置；21、旋转台；22、基座；221、支撑面；222、第一座体；223、第二座体；3、打印机构；31、成型室；311、第一端；312、第二端；313、打印底板；314、打印面；315、第一驱动电机；316、第一螺杆；317、第一螺纹
部；3171、第一螺纹板；3172、第一连接杆；32、供粉室；321、堆料板；322、第二驱动电机；323、第二螺杆；324、第二螺纹部；3241、第二螺纹板；3242、第二连接杆；33、回收室；34、铺粉器；35、滑轨；351、轨道槽；36、壳体；37、固定支架；371、第一侧板；372、第二侧板；373、连接板；374、支撑板；38、激光发射装置；381、激光器；382、激光偏转器；4、摄像头；5、控制器。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
[0025]在本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于微重力空间环境的3D打印系统，其特征在于，包括重力模拟装置(2)，用于产生恒定力场；以及，打印机构(3)，设有成型室(31)，所述成型室(31)具有相对的第一端(311)和第二端(312)，所述成型室(31)位于所述重力模拟装置(2)所产生的恒定力场内，以使打印材料(100)能够在恒定力场的作用下从所述成型室(31)的第一端(311)朝向第二端(312)移动。2.根据权利要求1所述的适用于微重力空间环境的3D打印系统，其特征在于，所述重力模拟装置(2)设有旋转台(21)，所述打印机构(3)连接所述旋转台(21)，所述旋转台(21)能够带动所述打印机构(3)匀速转动，以使所述成型室(31)内产生恒定的离心力场。3.根据权利要求2所述的适用于微重力空间环境的3D打印系统，其特征在于，所述打印机构(3)包括铺粉器(34)和滑轨(35)，所述滑轨(35)设于所述成型室(31)的第一端(311)，所述铺粉器(34)可移动地装设于所述滑轨(35)，以将打印材料(100)铺设于所述成型室(31)内。4.根据权利要求3所述的适用于微重力空间环境的3D打印系统，其特征在于，所述滑轨(35)呈圆弧状，且所述滑轨(35)所对应的圆心与所述旋转台(21)的转动轴心重合。5.根据权利要求4所述的适用于微重力空间环境的3D打印系统，其特征在于，所述打印机构(3)还包括打印底板(313)，所述打印底板(313)沿着由第一端(311)至第二端(312)的方向可移动地设于所述成型室(31)内，所述打印底板(313)朝向所述滑轨(35)的一侧设有打印面(314)，所述打印面(314)为圆弧面，且所述打印面(314)的曲率与所述滑轨(35)的曲率相同。6.根据权利要求5所述的适用于微重力空间环境的3D打印系统，其特征在于，所述打印机构(3)还包括第一驱动电机(315)，所述第一驱动电机(315)的输出端设有第一螺杆(316)，所述打印底板(313)设有与所述第一螺杆(316)螺纹配合的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞伟，俞红祥，董胜男，
申请(专利权)人：杭州正向增材制造技术有限公司，
类型：新型
国别省市：