三维模型打印系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及打印设备领域，特别是涉及一种能够提高打印速度与打印精度的三维模型打印系统。
【背景技术】
[0002]三维模型(3D)打印，又称增材制造，是通过逐层打印可粘结材料的方式直接将设计模型制造为三维物体，是一种具有工业革命意义的制造技术。3D打印的制造过程无需传统加工方式的模具，突破传统加工方法的加工极限，能够制备出传统加工方法无法加工的复杂结构，且不增加制造成本。3D打印降低了新产品研发周期与成本，能够快速响应日益增长的个性化需求，将改变未来的制造模式，也将改变传统加工面向制造工艺的设计方法，催生面向功能设计的新方法。因此，3D打印技术在未来制造业中必将具有重要的战略意义，特别是对于制造技术相对薄弱的中国而言，目前正面临发达国家重返制造业以及发展中国家的低成本优势的双重压力，掌握原创性的3D打印技术有助于增强制造业的水平，缩小与国外的差距，为我国在制造业方面超越西方国家，为实现制造强国奠定基础。
[0003]目前，3D打印技术主要有三维直写技术、激光/电子束熔覆技术、激光/电子束选区烧结技术、光固化技术、熔融沉积技术等。三维直写技术包含液滴喷射和连续细丝直写两类，主要应用于电子材料、有机溶剂、细胞、气溶胶等材料；广泛应用于电容电感电阻等电子器件，有机发光二极管(OLED)、滤光片等显示器件，生物化学传感器、微透镜等功能器件，微细的周期性结构。采用高能热源(如激光、电子束)部分或全部熔化熔点较高的金属粉末材料，制备复杂金属结构件。光固化技术主要应用于对紫外光敏感的光敏树脂材料。熔融沉积技术主要应用于ABS、尼龙、低熔点金属等丝状材料。
[0004]其中喷墨直写技术在微器件制造方面有着广泛的应用前景。传统微器件的制造主要依靠光刻技术，该技术操作流程繁杂，存在污染，且加工能力已无法满足微机电系统的极限要求，而三维直写技术则能够满足更高精度、更小尺寸的微器件制造需求，并且能够直接打印电子元器件。目前，美国Microfab公司利用液滴喷射技术已经实现多种材料的3D打印，并成功应用于生物医药、印刷电子、光学器件等。Arizona大学电子与计算机工程学院也利用液滴喷射装置制备出微波器件、天线、波导管等微器件。
[0005]但目前这些技术存在着成型速度较慢的缺点，特别是对于精度较高的微细三维结构，长时间的工作增加突发事故导致成型失败的风险，此外机器长时间运作稳定性也会降低，因此慢的成型速度较大程度上阻碍了 3D打印技术在工程上的广泛应用。为了提高3D的成型速度，目前多采用多喷头成型的方法。虽然，通过多喷嘴组合的喷嘴阵列提高了成型速度，但简单的喷嘴方向排布不能消除喷嘴之间存在的壁厚对打印精度的影响，因此在分辨率上很难进一步提高。
【实用新型内容】
[0006]基于此，有必要针对现有的三维模型打印技术存在喷嘴之间的壁厚影响打印精度的问题，提供一种能够提高三维模型打印的速度和精度的三维模型打印系统。上述目的通过下述技术方案实现:
[0007]一种三维模型打印系统，包括:
[0008]工控机；
[0009]驱动装置，所述驱动装置与所述工控机电连接，所述工控机控制所述驱动装置运动；以及
[0010]喷嘴阵列，所述喷嘴阵列包括η行Xm列个的喷嘴，其中，η多l，m多1，第η行中的第m个所述喷嘴的轴线和第η+1行中的第m或m+l个所述喷嘴的轴线之间存在距离，所述工控机控制所述驱动装置带动所述喷嘴开启或者关闭。
[0011]在其中一个实施例中，所述三维模型打印系统还包括喷头组件，所述喷嘴与所述喷头组件可拆卸连接，所述喷头组件包括储液管、输液管和毛细管，成型材料放置在所述储液管中，所述输液管的一端安装在所述储液管上，所述输液管的另一端安装在所述喷嘴上，所述毛细管安装在所述喷嘴远离所述输液管的一端。
[0012]在其中一个实施例中，所述第η行中的第m个所述喷嘴的轴线和所述第η+1行中的第m或m+l个所述喷嘴的轴线之间的距离为错位距离，所述错位距离由所述成型材料的搭接率决定。
[0013]在其中一个实施例中，所述三维模型打印系统还包括密封箱，所述喷嘴阵列与所述喷头组件均安装在所述密封箱中。
[0014]在其中一个实施例中，所述驱动装置的驱动方式为气动方式、压电方式、热泡方式或者超声振动方式中一种或者几种方式的组合。
[0015]在其中一个实施例中，所述驱动装置的驱动方式为气动方式与压电方式的组合；
[0016]其中，所述驱动装置包括压力控制器、压电陶瓷和压电控制器，所述压力控制器设置在所述喷头组件中储液管的进气管上，所述压电陶瓷设置在所述喷嘴上，所述压电陶瓷与所述压电控制器电连接。
[0017]在其中一个实施例中，所述输液管输出所述成型材料的方式为脉冲滴液或者连续液流的方式。
[0018]在其中一个实施例中，所述成型材料为聚合物材料、常温液态材料或者成型高温材料。
[0019]在其中一个实施例中，所述三维模型打印系统还包括加热装置，所述加热装置安装在所述喷头组件上，其中加热装置包括加热器与温度控制仪，所述加热器安装在所述喷嘴上，所述加热器与所述温度控制仪电连接。
[0020]在其中一个实施例中，所述喷嘴阵列的数量为多个，任意相邻的两个所述喷嘴阵列之间在高度方向上错位排布。
[0021]在其中一个实施例中，任意相邻的两个所述喷嘴阵列之间在高度方向上的错位的高度与所述成型材料的沉积的厚度相适应。
[0022]在其中一个实施例中，所述三维模型打印系统还包括用于检测异常状况的报警装置，所述报警装置与所述工控机电连接。
[0023]本实用新型的有益效果是:
[0024]本实用新型的三维模型打印系统，结构设计简单合理，用于打印三维模型，喷嘴阵列包括η行Xm列个的喷嘴，通过较多数量的喷嘴来提高三维模型的成型速度。同时，第η行中的第m个喷嘴的轴线和第η+1行中的第m或m+l个喷嘴的轴线之间存在错位距离，通过该错位距离来消除任意相邻的两个喷嘴之间的壁厚对三维模型的打印精度的影响，提高三维模型的分辨率，解决了打印速度与打印精度不能兼容的技术难题，实现快速任意精度的打印三维模型。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的三维模型打印系统中喷嘴阵列一实施例的主视图；
[0026]图2为本实用新型的三维模型打印系统中其中一个喷嘴与驱动装置、加热装置连接的不意图；
[0027]图3为本实用新型的三维模型打印系统在初始时刻喷嘴关闭的示意图；
[0028]图4为本实用新型的三维模型打印系统在h时刻喷嘴开启或者关闭的示意图；
[0029]图5为本实用新型的三维模型打印系统在t2时刻喷嘴开启或者关闭的示意图；
[0030]图6为本实用新型的三维模型打印系统在t4时刻喷嘴开启或者关闭的示意图；
[0031]图7为本实用新型的三维模型打印系统在t8时刻喷嘴开启或者关闭的示意图；
[0032]图8为本实用新型的三维模型打印系统多次成型时在初始时刻喷嘴关闭的示意图；
[0033]图9为本实用新型的三维模型打印系统多次成型时在丨2时刻喷嘴开启或者关闭的不意图；
[0034]图10为本实用新型的三维模型打印系统多次成型时在t12时刻喷嘴开启或者关闭的不意图；
[0035]图11为本实用新型的三维模型打印系统的喷嘴组件中任意相邻的两行喷嘴喷射成型材料在基板上形成沉积层的搭接效果图；
[0036]图12为本实用新型的三维模型打印系统中喷嘴阵列另一实施例的主视图；
[0037]图13为本实用新型的三维模型打印系统包括多个喷嘴阵列组的主视图；
[0038]图14为图13所示的三维模型打印系统中多个矩阵组的示意图；
[0039]其中:
[0040]1-喷嘴阵列；
[0041]11-第一行喷嘴列；111_第一行第一个喷嘴；112_第一行第二个喷嘴；113_第一行第三个喷嘴；114-第一行第四个