[发明专利]基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统及实验方法

权利要求书

1.基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统，其特征在于，包括配料模块、打印铺料模块、实验模块、控制模块，配料模块通过打印铺料模块连接实验模块，控制模块分别连接并控制配料模块、打印铺料模块和实验模块；

控制模块形成相似模拟实验的三维数字模型，控制模块控制实验模块调整到适合打印三维数字模型的状态，并通过电磁阀控制配料模块的配料比，通过方向控制机构及换向阀控制打印铺料模块在实验模块进行三维立体铺料。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统，其特征在于，所述配料模块包括多个原料桶、通过输料管分别与原料桶连接的搅拌桶；

原料桶内有相关原料，原料桶上设有重量控制器，原料桶出口上设有电磁阀，原料桶出口与输料管连接处设有输料电机；

输料管内设有螺旋驱动杆，输料电机的输出轴连接螺旋驱动杆，输料电机带动螺旋驱动杆转动，将相关原料运至搅拌桶；

搅拌桶连接有搅拌电机，搅拌桶的输出端通过总输料管连接打印铺料模块。

3.根据权利要求2所述的基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统，其特征在于，所述原料桶底部设有原料桶架，原料桶通过重量控制器固定在原料桶架上，控制系统通过电磁阀控制加入原料桶的原料重量；

所述搅拌桶底部设有搅拌桶架，搅拌桶通过重量控制器架设在搅拌桶架上，搅拌桶架上部设有搅拌电机，搅拌电机连接有搅拌装置，搅拌装置上焊接有搅拌叶片，控制系统通过电磁阀控制相关原料的重量，搅拌桶下部连接搅拌输料管，搅拌输料管另一端连接电磁换向阀，电磁换向阀同时通过输料管连接其中一个原料桶，电磁换向阀输出端通过搅拌输料管连接打印铺料装置。

4.根据权利要求1所述的基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统，其特征在于，所述打印铺料模块包括X向控制机构、Y向控制机构及Z向控制机构；

X向控制机构包括X向伺服电机、水平设置的X向滑轨、沿X向滑轨设置的X向导向轨，X向伺服电机的输出轴连接X向滑轨，X向滑轨上套接有X向滑轨轴套，X向滑轨轴套一侧卡接在X向导向轨内，另一侧连接有X向滑板；

Z向控制机构包括Z向伺服电机、竖直设置的Z向滑轨、沿Z向滑轨设置的Z向导向轨，Z向伺服电机固定在X向滑板上，Z向伺服电机的输出轴连接Z向滑轨，Z向滑轨上套接有Z向滑轨轴套，Z向滑轨轴套一侧卡接在Z向导向轨内，另一侧连接有Z向滑板；

Y向控制机构包括Y向伺服电机、分别于X向滑轨和Z向滑轨垂直的Y向滑轨、沿Y向滑轨设置的Y向导向轨，Y向伺服电机固定在Z向滑板上，Y向伺服电机的输出轴连接Y向滑轨，Y向滑轨上套接有Y向滑轨轴套，Y向滑轨轴套一侧卡接在Y向导向轨内，另一侧连接有打印喷头，打印喷头连接总输料管；

打印喷头在X向控制机构、Y向控制机构及Z向控制机构的配合下进行三维立体铺料，实现三维数字模型的3D打印快速成型。

5.根据权利要求4所述的基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统，其特征在于，所述X向滑轨的末端通过X向滑轨支撑架固定，X向滑轨支撑架同时固定X向导轨；

Z向滑轨的末端通过Z向滑轨支撑架固定，Z向滑轨支撑架固定在Z向导轨上；

Z向导轨顶部设有用于设定总输料管位置的限位环。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统，其特征在于，所述实验装置包括主支架，主支架上部通过加在加载油缸连接有加压垫板，加载油缸通过加载垫板对试件进行加载；

主支架下部铺设有试件，打印铺料装置逐层打印铺设形成试件；

主支架两侧对称连接有挡板支架，挡板支架上等间距焊接有若干挡板导轨，挡板导轨两侧卡接有挡板，挡板上设有齿槽，挡板导轨中间突出固定有挡板驱动电机，挡板驱动电机通过齿轮与挡板啮合，挡板驱动电机带动挡板沿挡板导轨滑动。

7.根据权利要求1所述的基于3D打印快速成型技术的相似模拟实验系统，其特征在于，所述控制模块包括中央控制台，及分别与配料模块、打印铺料模块和实验模块连接的集成线，控制模块控制完成试件的三维建模、分割模型截面、识别二维层片信息、规划打印路径、控制相关原料的配置、控制打印铺设试件、完成试件加载。