[发明专利]一种基于3D打印的微药柱成型装置及其方法

摘要

本发明公开了一种基于3D打印的微药柱成型装置及其方法，基于部分含能材料着火点高于熔点15度以上的特性，将粉末状的含能材料置于打印机喷头加热室内加热到熔化，并向加热室缓慢通入保护气，当加热室气压高于喷嘴外密封舱气压0.1～0.2MPa时，加热室内熔化的含能材料以一定的速度通过喷嘴流出。由于喷嘴直径非常小，且密封舱内温度低于含能材料熔点，液态的含能材料在打印机喷头指定的位置迅速凝固，通过控制与控制杆相连的三维运动控制平台在基板上打印出设计形状的微药柱。微药柱成型装置及其方法通过压差控制液态含能材料的流出，具有结构简单，工程上实现便捷，成本低的特点；从设计到打印完成耗时较少，加工工艺流程简单。

主权项

1.一种基于3D打印的微药柱成型装置，包括密封舱、控制阀、控制杆、粉末入口、加热室、喷嘴、基板、滑板、三维移动控制平台，其特征在于:所述密封舱为长方体结构，侧壁面中间有密封门以单边铰接与密封舱侧壁连接，密封舱通过管路和第一进气阀与保护气瓶连接，密封舱侧壁下方连接有第二出气阀，密封舱体上安装有压力传感器，基板固定在密封舱内底部；所述三维移动控制平台包括横向滑块、纵向滑块、竖向滑块，横向滑块固定在密封舱内顶板上中心部位，纵向滑块设置在横向滑块下部，且平行于横向滑块中轴线移动，竖向滑块垂直安装在纵向滑块侧面，竖向滑块在纵向滑块侧面平行于纵向滑块中轴线移动；滑板安装在竖向滑块侧面，加热室位于三维移动控制平台下方，加热室与滑板通过控制杆固连；所述加热室顶部有粉末入口和控制阀，粉末入口一侧有加压气孔，加热室通过管路和第二进气阀、第一出气阀与保护气瓶连接，加热室底部有喷嘴；其打印微药柱的方法包括以下步骤:步骤1.对微药柱模型设计，根据所需微型固体药柱模型的尺寸和形状要求，通过三维建模建立微药柱模型；步骤2.将设计完成的微药柱模型转换成3D打印机识别的格式，在与打印机配套的处理软件中进行分层、定位，准备打印；步骤3.将密封舱、加热室通过管路和控制阀与保护气瓶连接，准备所需打印的含能材料；步骤4.将含能材料粉末通过加热室的粉末入口缓慢注入打印机喷头加热室，关闭控制阀，将加热室温度设置在高于所打印含能材料熔点3～5°，并开始加热；步骤5.打开第一进气阀，缓慢通气3分钟后打开第二出气阀，通入保护气10分钟，排出密封舱内的空气，使微药柱打印过程在有保护气的环境下进行，关闭第二出气阀和第一进气阀；步骤6.设置与加热室相连的保护气瓶中气压为高于大气压0.1～0.2MPa，待加热室加热10分钟后，关闭第一出气阀，同时打开第二进气阀，向加热室缓慢通入保护气，使加热室内气压与设置的保护气瓶中的气压保持平衡；步骤7.根据所需喷嘴出口质量流率的不同，调节控制加热室内压强高于密封舱内压强0.1～0.2MPa，打印机喷头开始工作，通过层层叠加的方式打印出设计形状的微药柱；步骤8.打印结束后，关闭加热室开关停止加热，关闭第二进气阀，打开第一出气阀，使加热室内气压恢复到1个大气压，液体停止从喷嘴喷出，等待5分钟后打开密封门，取出基板上的打印完成的成型微药柱，备使用。