[发明专利]分子结构模型的3D打印成型方法以及3D打印成型机

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子结构模型的加工方法，尤其涉及一种分子结构模型的3D打印成型方法以及打印成型机。

背景技术

3D打印技术又称增材制造技术，与传统的去除材料加工的方法不同，它是通过逐层堆积材料的方式直接制造产品。3D打印技术利用三维CAD模型在一台设备上可快速而精确地制造出复杂结构零件，从而实现“自由制造”，解决传统工艺难加工或无法加工的局限，并大大缩短了加工周期。

目前，3D打印技术已经广泛应用于工业设计及医疗设备等多个方面，3D打印技术主要应用于汽车、航天军工、家电、船舶、医疗、影视、食品和创意等各种领域，3D打印技术不断发展并节省了劳动力成本，成为了许多商品制造商的关注重点。

传统的分子结构模型加工方法单一，是通过球棍拼接，过程繁琐且稳定性不高；且现有的3D打印方式，一般过程都较为繁琐、成本较高，且制造出的产品精度较低，其制造的结构分子模型也较为单一。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种分子结构模型的3D打印成型方法以及一种3D打印成型机，其能根据目标分子结构模型分子之间的化学键制造不同的分子结构模型，克服了采用传统球棍法拼接分子模型的结构稳定性不好的缺陷，同时弥补了传统机加工工艺的不足，提高了分子结构模型模型的制作效率、降低了制作成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种分子结构模型的3D打印成型方法，包括以下步骤：构建目标分子结构模型的三维模型；将三维模型处理形成多层二维图形；计算每一层二维图形的激光扫描路径以及使用参数；控制聚焦激光根据激光扫描路径对目标分子结构模型第一层相应位置在3D打印成型机上扫描；重复控制聚焦激光根据激光扫描路径对目标分子结构模型其他层的相应位置在3D打印成型机上扫描，形成目标分子结构模型。

作为本发明的进一步优化，构建三维模型时，该三维建模的模型包括以下特征：目标分子结构模型的分子大小比例、化学键的长短以及化学分子的键角。

作为本发明的进一步优化，在将三维模型处理形成多层二维图形时，使用切层软件将三维模型均切成多层图形。

作为本发明的进一步优化，二维图形的层片每层层厚为0.01-1.00μm。

作为本发明的进一步优化，在扫描成型的步骤中，具体包括以下步骤：启动3D打印成型机设备；在该设备的加工平台上铺设一层材料粉末；利用高能激光或电子束按照激光扫描路径扫描加工平台上的材料粉末，受高能激光或电子束扫描的材料粉末熔化后固结于加工平台的表面；在上述熔结了第一层图形的加工平台上继续铺设第二层材料粉末，继续高能激光或电子束扫描；重复铺设以及扫描步骤，直至完成整个目标分子结构模型的整体成型。

作为本发明的进一步优化，材料粉末为丙烯酸-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、聚酯、聚苯、钛合金、铝合金、镍基合金、不锈钢、工具钢、铜、贵金属以及其他可用于增材制造的金属、高分子和陶瓷材料中的任何一种。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种3D打印成型机，用于上述分子结构模型的3D打印成型方法中，包括可在竖直方向上往复运动的加工平台，加工平台的上方设置有铺粉单元，铺粉单元将材料粉末铺设在加工平台上，铺粉单元的上方设置有可发射激光束的激光发射器，激光发射器中发射的激光直射加工平台上的材料粉末，可按照预先的激光扫描路径将材料粉末成型。

作为本发明的进一步优化，铺粉单元包括铺粉平台，铺粉平台的一侧设置有可装有材料粉末的第一集粉槽，铺粉平台的另一侧设置有可装有材料粉末的第二集粉槽，铺粉单元的上方还设置有可在第一集粉槽以及第二集粉槽之间往复运动的刮刀，刮刀可将集粉槽中的材料粉末平铺在加工平台上。

作为本发明的进一步优化，第一集粉槽以及第二集粉槽之间设置有刮刀转轴，刮刀可绕刮刀转轴在两个集粉槽之间往复运动。

作为本发明的进一步优化，加工平台的上方还设置有加热单元，加热单元用于加热铺设在加工平台上的材料粉末。

本发明所具有的优势在于，采用3D打印制造的方法，其是通过电脑控制聚焦高能激光束或电子束的扫描路径，在高温下局部熔化粉末材料，并逐层堆积，从而根据三维电脑模型直接生成致密的几何形状的实体零件，因而其能根据目标分子结构模型分子之间的化学键不同得到最佳匹配的分子结构模型模型，克服了采用传统球棍法拼接分子模型的结构稳定性不好，同时极大的弥补了传统机加工工艺的缺陷，提高了分子结构模型模型的制作效率、降低了制作成品。

附图说明