CN104175553B - 一种义齿蜡型三维打印成形试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型义齿蜡型三维打印成形试验机，包括蜡材储存与进给装置，用于储存蜡材并使其进入喷射装置；喷射装置，用于加热熔融进入的蜡材并使其喷射至工作台上；工作台及其驱动装置，用于产生旋转和升降运动，使喷射至工作台上的蜡材构成三维工件；温控装置，控制喷射装置中的蜡材温度并使其呈熔融态；机架，支承整个系统。本发明的优点在于，无需复杂的数控系统，即可实现三维圆柱体的打印成形，可用于成形的原材料广泛，能通过温控装置改变材料的熔融温度，进行相应材料的三维打印成形。

Description

一种义齿蜡型三维打印成形试验机

技术领域

本发明属三维打印机技术领域，特别是涉及一种义齿蜡型三维打印成形试验机。

背景技术

目前，口腔金属修复体仍然采用传统的失蜡铸造法。其中修复体蜡型的制作是其中的关键，对技术要求最高，同时也是最费时费力的环节。但是，由于口腔修复体蜡型的形态复杂、精细，精度要求高，手工制作方式不但耗时长、劳动强度大，最关键的是，最终获得的修复体的精度，受外界不稳定因素影响多，且一些精巧复杂的设计往往难以实现。针对这些问题，找到一种口腔金属修复体数字化制作的解决方案显得十分必要。目前的解决方案主要有两种：一种是数控切削加工方式。对于金属烤瓷内冠、桥支架，以及金属冠桥的制作来说，采用数控切削方法，技术上完全可行，但成本高，无法在临床上推广使用。对于可摘局部义齿的金属支架来说，由于其形状不规则，变化大，且存在很多细小的结构，就目前的数控切削加工工艺水平来说，技术上无法达到要求。另一种是快速成形技术。主要是涉及二个方面的研究。一是有学者采用选择性激光烧结方法，获得所设计的口腔修复体树脂支架，然后按常规包埋铸造。然而，这种方法最致命的问题是这类树脂成形材料不能完全气化，会导致最终铸件结构缺陷。二是有学者采用选择性激光熔覆技术直接对各种金属粉末进行烧结成形，制作出了口腔金属修复体。目前已有商品化机器推出，主要制作烤瓷冠桥的内冠和金属全冠。激光烧结快速成形技术基本满足了口腔临床对金属修复体快速、高效、精确加工的要求，但也存在不少缺点。其制作成本高、金属粉末的选择范围有限，现有的激光光斑大小还不能完全满足修复体的细节制作，而且在制作复杂支架时可能会存在翘曲变形，因此在临床推广受到了一定限制。

近年来随着三维打印技术的迅速发展，相关喷头与成形材料等核心关键技术获得了突破。国外针对口腔金属修复体的制作，发展了先进三维打印机，这种打印机主要以压电式喷头为核心，能喷射可完全气化的类蜡材料，用于制作个性化口腔金属修复体的精密铸造用蜡型。但是，我国目前还不能生产用于口腔修复体蜡型制作的三维打印机，国外也只有美国和加拿大等国家的少数公司能生产。进口的这种三维打印机的价格每台高达几十万元至百万元以上，所用类蜡材料也被国外垄断控制，不仅价格高(每公斤上千元)，而且，在打印机的供料装置上设置了专用识别芯片，运用其他材料则无法开动打印机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种义齿蜡型三维打印成形试验机，用于对义齿成形用蜡材进行三维打印工艺，并且具有结构简洁、无需复杂的数控系统、成本低廉、易于推广的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种义齿蜡型三维打印成形试验机，包括进给装置，喷射装置、驱动装置和温控装置：

所述进给装置设置于系统机架的顶部，所述机架上通过支座安装直流电动机，所述直流电动机由安装在机架侧面的调速器控制，所述直流电动机输出轴向下连接螺杆，所述螺杆伸入设置在机架内位于直流电动机正下方的料斗中，所述料斗中存储有蜡粉；

所述喷射装置安装在料斗下端，所述料斗下端通过定位块连接料筒，所述料筒下端连接喷头；

所述喷头呈管状、管腔的上端部分内径大于下端部分、且上、下两部分之间通过一段锥形过渡段过渡，所述喷头上端连接隔热块，所述隔热块是外形呈阶梯的管状，所述隔热块下部外径小于上部管径、且下部管体与喷头管腔的上端部分相配，所述喷头管腔的下端部分装有喷嘴，所述喷头管壁设置与轴线成空间垂直的加热器安装孔和热电偶安装孔，所述加热器安装孔和热电偶安装孔侧壁上设有螺孔用于安装紧定螺丝；

所述其驱动装置安装在喷头正下方，所述喷头下方对准台板，所述台板下面连接直流电动机，所述直流电动机通过安装在机架侧面的控制器控制，所述直流电动机通过支座安装在钢质底板上，所述钢质底板下面安装高度微调器，所述高度微调器连接在机架底板上，所述高度微调器通过手柄调节钢质底板相对机架底板的高度；

所述温控装置安装在机架侧壁上，通过控制喷头内的电热器控制喷头的温度，使喷头内的蜡粉保持熔融状态。

所述直流电动机输出轴和螺杆之间通过联轴器连接。

所述喷头上装有热电偶，所述喷嘴的内径为0.3mm至0.5mm。

所述支座上面连接直流电动机、下端嵌有小磁铁块，所述小磁铁块吸附在钢质底板上。

所述喷嘴与喷头管腔的下端部分通过螺纹连接，所述喷嘴上带有6角头用于安装。

所述料斗呈去头的圆锥形。

所述螺杆下端止于料斗的下端出料口，所述螺杆为单头螺杆、螺距为5～8mm。

所述喷头以不锈钢材料制成。

所述蜡由石蜡、棕榈蜡、地蜡、蜂蜡，硬脂酸镁组成。

有益效果

本发明的优点在于，无需复杂的数控系统，即可实现三维圆柱体的打印成形，可用于成形的原材料广泛，能通过温控装置改变材料的熔融温度，进行相应材料的三维打印成形，以不锈钢制作的喷头，喷射推力大，性能稳定，能喷射高黏性材料和含有强溶剂的材料，喷嘴不易堵塞，可快速、方便地进行拆卸、清洗和安装。料筒易于清洗，可方便地更换其中的成形材料。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明喷头结构示意图。

图3为本发明喷头斜上方视角结构示意图。

图4为本发明喷头组合后状态示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1至4所示，一种义齿蜡型三维打印成形试验机，包括进给装置10，喷射装置20、驱动装置30和温控装置40：

所述进给装置10设置于系统机架50的顶部，所述机架50上通过支座12安装直流电动机11，所述直流电动机11由安装在机架50侧面的调速器17控制，所述直流电动机11输出轴向下连接螺杆14，所述螺杆14伸入设置在机架50内位于直流电动机11正下方的料斗15中，所述料斗15中存储有蜡粉16；

所述喷射装置20安装在料斗15下端，所述料斗15下端通过定位块21连接料筒22， 所述料筒22下端连接喷头24；

所述喷头24呈管状、管腔的上端部分内径大于下端部分、且上、下两部分之间通过一段锥形过渡段过渡，所述喷头24上端连接隔热块23，所述隔热块23是外形呈阶梯的管状，所述隔热块23下部外径小于上部管径、且下部管体与喷头24管腔的上端部分相配，所述喷头24管腔的下端部分装有喷嘴26，所述喷头24管壁设置与轴线成空间垂直的加热器安装孔27和热电偶安装孔28，所述加热器安装孔27和热电偶安装孔28侧壁上设有螺孔25用于安装紧定螺丝；

所述其驱动装置30安装在喷头24正下方，所述喷头24下方对准台板31，所述台板31下面连接直流电动机32，所述直流电动机32通过安装在机架50侧面的控制器37控制，所述直流电动机32通过支座33安装在钢质底板35上，所述钢质底板35下面安装高度微调器36，所述高度微调器36连接在机架50底板上，所述高度微调器36通过手柄调节钢质底板35相对机架50底板的高度；

所述温控装置40安装在机架50侧壁上，通过控制喷头24内的电热器24控制喷头24的温度，使喷头24内的蜡粉16保持熔融状态。

所述直流电动机11输出轴和螺杆14之间通过联轴器13连接。

所述喷头24上装有热电偶，所述喷嘴26的内径为0.3mm至0.5mm。

所述支座33上面连接直流电动机32、下端嵌有小磁铁块34，所述小磁铁块34吸附在钢质底板35上。

所述喷嘴26与喷头24管腔的下端部分通过螺纹连接，所述喷嘴26上带有6角头用于安装。

所述料斗15呈去头的圆锥形。

所述螺杆14下端止于料斗15的下端出料口，所述螺杆14为单头螺杆、螺距为5～8mm。

所述喷头24以不锈钢材料制成。

所述蜡由石蜡、棕榈蜡、地蜡、蜂蜡，硬脂酸镁组成。

在实际使用时，在喷头24的加热器安装孔27和热电偶安装孔28内分别安装上电热器24和热电偶，通过热电偶检测喷头温度，并控制电热器24保持温度，使喷头内蜡粉16保持熔融状态。

当操作者接通调速器17的电源并选定某转速时，直流电动机32驱动与其相连的台板31并使其按选定的转速旋转，因此，从上述喷嘴26的内孔喷至台板31表面的蜡丝可迅速降温并固化成为圆环。支座33用于安装直流电动机32，支座33的下端嵌有小磁铁块34， 从而将支座33吸附在钢质底板35上。

操作者用手沿水平方向推动支座33，可改变支座33及其相连的直流电动机32和台板31的水平位置，从而调节台板31中心线相对上述喷嘴26的水平偏心距，改变固化成形圆环的半径，实现二维打印成形。当一层圆环成形完成后，操作者可旋转高度微调器36的手柄，通过底板35、支座33和直流电动机32，使台板31下降某一高度，然后继续进行下一层的圆环成形，如此重复，可实现三维圆柱体的打印成形。

Claims (8)

1.一种义齿蜡型三维打印成形试验机，包括进给装置(10)，喷射装置(20)、驱动装置(30)和温控装置(40)，其特征在于：

所述进给装置(10)设置于系统机架(50)的顶部，所述机架(50)上通过支座(12)安装直流电动机(11)，所述直流电动机(11)由安装在机架(50)侧面的调速器(17)控制，所述直流电动机(11)输出轴向下连接螺杆(14)，所述螺杆(14)伸入设置在机架(50)内位于直流电动机(11)正下方的料斗(15)中，所述料斗(15)中存储有蜡粉(16)；

所述喷射装置(20)安装在料斗(15)下端，所述料斗(15)下端通过定位块(21)连接料筒(22)，所述料筒(22)下端连接喷头(24)；

所述喷头(24)呈管状、管腔的上端部分内径大于下端部分、且上、下两部分之间通过一段锥形过渡段过渡，所述喷头(24)上端连接隔热块(23)，所述隔热块(23)是外形呈阶梯的管状，所述隔热块(23)下部外径小于上部管径、且下部管体与喷头(24)管腔的上端部分相配，所述喷头(24)管腔的下端部分装有喷嘴(26)，所述喷头(24)管壁设置与轴线成空间垂直的加热器安装孔(27)和热电偶安装孔(28)，所述加热器安装孔(27)和热电偶安装孔(28)侧壁上设有螺孔(25)用于安装紧定螺丝；

所述驱动装置(30)安装在喷头(24)正下方，所述喷头(24)下方对准台板(31)，所述台板(31)下面连接直流电动机(32)，所述直流电动机(32)通过安装在机架(50)侧面的控制器(37)控制，所述直流电动机(32)通过支座(33)安装在钢质底板(35)上，所述钢质底板(35)下面安装高度微调器(36)，所述高度微调器(36)连接在机架(50)底板上，所述高度微调器(36)通过手柄调节钢质底板(35)相对机架(50)底板的高度；

所述温控装置(40)安装在机架(50)侧壁上，通过控制喷头(24)内的电热器控制喷头(24)的温度，使喷头(24)内的蜡粉(16)保持熔融状态。

2.根据权利要求1所述的一种义齿蜡型三维打印成形试验机，其特征在于：所述直流电动机(11)输出轴和螺杆(14)之间通过联轴器(13)连接。

3.根据权利要求1所述的一种义齿蜡型三维打印成形试验机，其特征在于：所述喷头(24)上装有热电偶，所述喷嘴(26)的内径为0.3mm至0.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种义齿蜡型三维打印成形试验机，其特征在于：所述支座(33)上面连接直流电动机(32)、下端嵌有小磁铁块(34)，所述小磁铁块(34)吸附在 钢质底板(35)上。

5.根据权利要求1所述的一种义齿蜡型三维打印成形试验机，其特征在于：所述喷嘴(26)与喷头(24)管腔的下端部分通过螺纹连接，所述喷嘴(26)上带有6角头用于安装。

6.根据权利要求1所述的一种义齿蜡型三维打印成形试验机，其特征在于：所述料斗(15)呈去头的圆锥形。

7.根据权利要求1所述的一种义齿蜡型三维打印成形试验机，其特征在于：所述螺杆(14)下端止于料斗(15)的下端出料口，所述螺杆(14)为单头螺杆、螺距为5～8mm。

8.根据权利要求1所述的一种义齿蜡型三维打印成形试验机，其特征在于，所述喷头(24)用不锈钢材料制成。