[发明专利]压电式三维打印成型系统及其成型方法

权利要求书

1.一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(11)、承载结构(21)、粉腔(22)、三维图像分层离散机构、铺粉机构(20)以及压电式喷头(10)，其中：

所述X向运动机构(11)安装在支撑框架上，包括步进电机(31)、沿着X轴方向设置且相互平行的两个同步带(34)，以及横跨在所述平行同步带(34)之间并与所述步进电机(31)相联接的传动轴(36)，该传动轴(36)的两端分别安装有同步带轮(32)，由此带动与之相连的所述平行同步带(34)执行X轴方向的运动；

所述承载结构(21)的两侧分别联接在所述平行同步带(34)上，用于承载所述压电式喷头(10)和铺粉机构(20)；

所述粉腔(22)设置在箱体内位于所述承载结构(21)之下，包括储粉腔(13)和成型腔(17)，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(20)设置在所述承载结构(21)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(13)推动转移到成型腔(17)；

所述压电式喷头(10)设置在所述承载结构(21)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(20)依次推至成型腔(17)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。

2.如权利要求1所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述铺粉机构(20)包括直流电机(25)和通过联轴器与该直流电机(25)相联接的铺粉辊筒(29)，所述铺粉辊筒(29)的两端具有片状挡粉板(28)，由此在直流电机的驱动下将粉末材料从所述储粉腔(13)推动转移到成型腔(17)。

3.如权利要求1或2所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述压电式喷头(10)连接有溶液供应装置(9)，该溶液供应装置(9)用于贮存及向压电式喷头(10)补充作为粘结剂的溶液。

4.如权利要求1-3任意一项所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述粉腔(22)还包括回收腔(16)，该回收腔(16)紧贴着所述成型腔(17)设置在其一侧，由上表面开口的箱体构成且其底部具有可开合的抽板，用于回收成型腔(17)多余的粉末材料。

5.如权利要求1-4任意一项所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述三维打印系统还包括刮粉装置(19)，该刮粉装置(19)由海绵材料构成安装在所述回收腔(16)处，用于对运动至此位置的铺粉辊筒表面上的粉末执行擦除和清洁操作。

6.如权利要求1所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述支撑框架由带孔角钢或带孔槽钢焊接而成。

7.如权利要求1所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述储粉腔(13)和成型腔(17)的底壁分别由带孔压板(46)构成，在该带孔压板(46)的下部分别设置有负压吸附机构，该负压吸附机构包括由带凹腔的底板(50)、带孔盖板(51)和完成两者之间密封的第一密封圈(48)共同形成的腔体，与所述带凹腔的底板(50)相连的抽真空装置，覆盖在所述带孔盖板(51)上的滤网(52)，以及完成所述滤网(52)、带孔盖板(51)和带孔压板(46)之间密封的第二密封圈(47)。

8.如权利要求1所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述储粉腔(13)和成型腔(17)分别包括粉腔升降机构，该粉腔升降机构由步进电机(37)、与该步进电机(37)相联接的蜗轮减速器(44)、以及与所述蜗轮减速器(44)相联接的丝杆螺母副(42)构成。

9.如权利要求1所述的压电式三维打印成型系统，其特征在于，所述三维打印成型系统还包括有自动化控制装置，该自动化控制装置用于对整个三维打印成型系统操作过程中的三维图像分层离散、三维方向上的运动控制、抽真空装置以及温度控制等统一进行控制，由此实现对整个三维打印过程的无人值守式工作。

10.一种使用如权利要求1-9任意一项所述的系统执行三维打印成型的方法，该方法包括：

通过三维图像分层离散机构将需要成型的三维图像以一定的层厚离散成一系列连续的二维片状图像；

在X向运动机构(11)的带动下，铺粉机构(20)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(13)推动转移到成型腔(17)；

X向运动机构(11)将喷头(10)带入成型腔(17)上方的打印区域，并根据二维片状图像信息带动压电式喷头(10)沿X向运动，所述压电式喷头(10)自身沿垂直于X轴方向的Y向运动并选择性地喷射作为粘结剂的溶液，由此按照二片状维图像信息将粉末材料粘结成型；

X向运动机构(11)及承载结构(21)返回初始位置，准备下一个二维片状图像的打印，然后重复进行以上步骤如此循环，直到所有二维片状图像都打印完成。