CN109278156B - 一种骨折外固定3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种骨折外固定3D打印机，包括打印机机架，所述打印机机架的上部安装有进料装置，所述打印机机架的中部安装有三轴移动机构，所述打印机机架的下部安装有冷风机，所述三轴移动机构的两侧分别安装有第一热风软化装置和第二热风软化装置；所述三轴移动机构的三轴移动平台上安装有打印头，所述进料装置的出料口与进料软管的一端相连接，所述打印头的进料口与所述进料软管的另一端相连接；所述冷风机的出风口与冷风软管的一端相连接，所述打印头的进风口与所述冷风软管的另一端相连接，模型表面发生软化达到平整表面的目的，而又不会使整个模型好生变形影响固定效果，达到了骨折外固定模型快速打印的目的。
Description
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，尤其涉及一种骨折外固定3D打印机。
背景技术
3D打印一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过3D打印机逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印作为一种快速成型技术，可以直接用于一些产品的直接制造，在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航空航天、医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。
骨折是医疗及日常生活中常见的损伤，在骨折后，患者通常需要接受相应的固定措施，以保证受损骨骼的康复。目前常用的固定措施，分为外固定与内固定两大类，对于外固定来说，石膏及小夹板是最为普遍的外固定装置。构成外固定装置的石膏与小夹板，由于其材料、制作工艺等方面的制约，导致外固定装置自身较为笨重，透气性能不够理想，且通常不能与患者的患肢完美贴合，会给接受外固定治疗的患者带来较为明显的不适。
在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中存在以下不足：
随着3D打印技术的发展，现有技术中开始使用3D打印技术来制造外固定装置，但得不到有效推广，究其原因是在于现有3D打印机打印速度慢，打印完成一个外固定装置往往需要4～12小时甚至更长，而骨折又是急需处理的病情，复位后需要马上固定，不能等待太长时间。
现有技术中，通过3D打印机打印完成一个外固定装置时间较长的原因是在于：为了适应不同的模型需求，3D打印机通过将模型分层后逐层填实，一层层堆叠上去，这个过程是很漫长的，往往需要十几个小时，骨折病人无法长时间等待。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种骨折外固定3D打印机，能够在30分钟内完成骨折外固定模型的打印。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种骨折外固定3D打印机，包括打印机机架，所述打印机机架的上部安装有进料装置，所述打印机机架的中部安装有三轴移动机构，所述打印机机架的下部安装有冷风机，所述三轴移动机构的两侧分别安装有第一热风软化装置和第二热风软化装置；所述三轴移动机构的三轴移动平台上安装有打印头，所述进料装置的出料口与进料软管的一端相连接，所述打印头的进料口与所述进料软管的另一端相连接；所述冷风机的出风口与冷风软管的一端相连接，所述打印头的进风口与所述冷风软管的另一端相连接。
所述进料装置包括料斗，所述料斗底部的出料口安装有拨料机构，所述拨料机构包括拨料步进电机，所述拨料步进电机的旋转轴上安装有联轴器，所述联轴器与所述拨料步进电机相离的一侧与连杆的一端相安装，所述连杆的另一端与拨料轮相安装。
进一步，所述拨料轮为弧形片状。
进一步，所述第一热风软化装置和第二热风软化装置均包括热风移动平台，所述热风移动平台的上表面安装有移动滑台，所述移动滑台的上表面安装有热风机，所述热风机的出风口处安装有扇形出风口，所述扇形出风口与所述移动滑台相平行；所述热风移动平台下表面的一侧垂直的安装有两根第一移动导向杆和第一上下移动丝杆步进电机，两根所述第一移动导向杆和所述第一上下移动丝杆步进电机交错设置。
进一步，所述三轴移动机构包括打印平台，所述打印平台的两侧均安装有两根间隔设置的上下移动直线轴承，所述上下移动直线轴承穿过上下移动导杆，所述打印平台的两端均安装有上下移动丝杆螺线座，所述上下移动丝杆螺线座上穿有第二上下移动丝杆步进电机。
进一步，所述三轴移动机构还包括三轴移动平台，所述三轴移动平台下表面的两侧均安装有前后移动直线轴承座，所述前后移动直线轴承座上穿有前后移动导向杆，所述前后移动导向杆的两端均与左右移动直线轴承座相连接，所述左右移动直线轴承座上穿有左右移动导向杆，所述左右移动直线轴承座上安装有前后移动步进电机，所述左右移动直线轴承座与同步带相连接，所述同步带的两侧均安装有同步轮，两侧的所述同步轮上均安装有电机轴延长杆，所述电机轴延长杆的一端安装有左右移动步进电机。
进一步，两侧的所述前后移动步进电机上均安装有带座同步轮，一端的所述前后移动步进电机与另一端的所述带座同步轮之间安装有同步带，所述同步带连接到所述三轴移动平台上。
本发明的有益效果为：在使用时，进料装置将一定量的粉状材料通过进料管输送到打印头中，打印头将材料加热融化后从打印口挤出，同时三轴移动机构开始相应动作，完成骨折外固定模型的打印工作；同时因为材料的挤出量大，含热量也大，为了防止模型不能及时凝固导致坍塌萎缩，将冷风机吹出的冷风导引到打印口下方对模型进行冷却，使其迅速固定下来；同时模型的表面的包括毛刺等不平整的地方使佩戴者有不适感，通过左右两侧的热风软化装置在模型打印过程中对模型表面进行热风平扫，仅使模型表面发生软化达到平整表面的目的，而又不会使整个模型好生变形影响固定效果，达到了骨折外固定模型快速打印的目的。
附图说明
图1为本发明一种骨折外固定3D打印机的结构示意图；
图2为本发明进料装置的结构示意图；
图3为本发明拨料机构的结构示意图；
图4为本发明三轴移动机构的结构示意图；
图5为本发明热风软化装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一种骨折外固定3D打印机，包括打印机机架1，所述打印机机架1的上部安装有进料装置2，用来装载和输送粉状颗粒料；所述打印机机架1的中部安装有三轴移动机构5，用来控制打印头的移动；所述打印机机架1的下部安装有冷风机9，用来快速固定模型；所述三轴移动机构5的两侧分别安装有第一热风软化装置7和第二热风软化装置8，用来去除模型表面的毛刺；所述三轴移动机构5的三轴移动平台5-24上安装有打印头3，所述进料装置2的出料口与进料软管4的一端相连接，所述打印头3的进料口与所述进料软管4的另一端相连接；所述冷风机9的出风口与冷风软管10的一端相连接，所述打印头3的进风口与所述冷风软管10的另一端相连接。
请参阅图2和图3，所述进料装置2包括料斗2-1，所述料斗2-1底部的出料口安装有拨料机构2-2，所述拨料机构2-2包括拨料步进电机2-2-1，所述拨料步进电机2-2-1的旋转轴上安装有联轴器2-2-2，所述联轴器2-2-2与所述拨料步进电机2-2-1相离的一侧与连杆2-2-3的一端相安装，所述连杆2-2-3的另一端与拨料轮2-2-4相安装，通过步进电机2-2-1控制拨料轮2-2-4转动，控制对打印头的材料输送。
所述拨料轮2-2-4为弧形片状。弧形片状拨料轮能够快速拨料，不会出现堵塞。
请参阅图5，所述第一热风软化装置7和第二热风软化装置8均包括热风移动平台7-3，所述热风移动平台7-3的上表面安装有移动滑台7-4，所述移动滑台7-4的上表面安装有热风机7-5，移动滑台7-4可以带动热风机7-5左右移动，所述热风机7-5的出风口处安装有扇形出风口7-6，扇形出风口7-6，使得扫过的面积更大；所述扇形出风口7-6与所述移动滑台7-4相平行；所述热风移动平台7-3下表面的一侧垂直的安装有两根第一移动导向杆7-2和第一上下移动丝杆步进电机7-1，两根所述第一移动导向杆7-2和所述第一上下移动丝杆步进电机7-1交错设置。
请参阅图4，所述三轴移动机构5包括打印平台5-4，所述打印平台5-4的两侧均安装有两根间隔设置的上下移动直线轴承5-5，所述上下移动直线轴承5-5穿过上下移动导杆5-3，所述打印平台5-4的两端均安装有上下移动丝杆螺线座5-6，所述上下移动丝杆螺线座5-6上穿有第二上下移动丝杆步进电机5-1。通过步进电机5-1和5-2的转动，可以带动打印平台5-4的上下移动，实现打印件的逐层移动。
所述三轴移动机构5还包括三轴移动平台5-24，其中，三轴移动平台5-24安装在打印平台5-4的上方。
所述三轴移动平台5-24下表面的两侧均安装有前后移动直线轴承座5-23，两个所述前后移动直线轴承座5-23上分别穿有第一前后移动导向杆5-21和第二前后移动导向杆5-22，所述第一前后移动导向杆5-21的两端和所述第二前后移动导向杆5-22的两端均分别与第一左右移动直线轴承座5-15和第二左右移动直线轴承座5-17相连接。
第一左右移动直线轴承座5-15上穿有第一左右移动导向杆5-16；
第二左右移动直线轴承座5-17上穿有第二左右移动导向杆5-18。
第一左右移动直线轴承座5-15与第一同步带5-19相连接，所述第一同步5-19的两侧分别安装有第一同步轮5-9和第二同步轮5-10；
第二左右移动直线轴承座5-17与第二同步带5-20相连接，第二同步带5-20的两侧分别安装有第三同步轮5-13和第四同步轮5-14；第二同步轮5-10和第四同步轮5-14上安装有第二电机延长杆5-12，第一同步轮5-9和第三同步轮5-13上安装有第一电机延长杆5-11，第一电机延长杆5-11安装在第一左右移动步进电机5-7的轴上，第二电机延长杆5-12安装在第二左右移动步进电机5-8，
其中，步进电机与机架相连，电机延长杆固定在电机的旋转轴上，同步轮固定在电机延长杆上。
第一左右移动直线轴承座5-15上安装有前后第一移动步进电机5-26，第二左右移动直线轴承座5-17安装有带座同步轮5-27，第一移动步进电机5-26和带座同步轮5-27之间安装有同步带5-25，同步带5-25连接到三轴移动平台5-24上。
该骨折外固定3D打印机，，其中打印头3为一种可自动调整打印头角度的扁口打印头，一次剂出就是一个平面。在使用时，进料装置2将一定量的粉状材料通过进料软管4输送到打印头3中，打印头3将材料加热融化后从打印口挤出，同时三轴移动机构5开始相应动作，完成骨折外固定模型6的打印工作；同时因为材料的挤出量大，含热量也大，为了防止骨折外固定模型6不能及时凝固导致坍塌萎缩，将冷风机9吹出的冷风通过冷风软管10导引到打印口下方对骨折外固定模型6的打印层进行冷却，使其迅速固定下来；同时骨折外固定模型6表面的打印不平整的地方会使佩戴者有不适感，通过左右两侧的热风软化装置7和8在骨折外固定模型6打印过程中对骨折外固定模型6表面进行热风平扫，仅使骨折外固定模型6表面发生软化达到平整表面的目的，而又不会使整个骨折外固定模型6发生变形影响固定效果，达到了骨折外固定模型6快速打印的目的。
其中，打印头3为现有技术，请参见专利号为：201710260913.0，专利名称为：一种3D打印机用打印头。
需要说明的是，本发明实施例所示的一种骨折外固定3D打印机，不仅适应于背景技术中所示的医疗及日常生活中常见的骨折领域，也可以适应于背景技术中所示的珠宝、鞋类、工业设计、建筑、汽车、航空航天、医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种骨折外固定3D打印机，其特征在于：包括打印机机架，所述打印机机架的上部安装有进料装置，所述打印机机架的中部安装有三轴移动机构，所述打印机机架的下部安装有冷风机，所述三轴移动机构的两侧分别安装有第一热风软化装置和第二热风软化装置；所述三轴移动机构的三轴移动平台上安装有打印头，所述进料装置的出料口与进料软管的一端相连接，所述打印头的进料口与所述进料软管的另一端相连接；所述冷风机的出风口与冷风软管的一端相连接，所述打印头的进风口与所述冷风软管的另一端相连接；
所述第一热风软化装置和第二热风软化装置均包括热风移动平台，所述热风移动平台的上表面安装有移动滑台，所述移动滑台的上表面安装有热风机，所述热风机的出风口处安装有扇形出风口，所述扇形出风口与所述移动滑台相平行；所述热风移动平台下表面的一侧垂直的安装有两根第一移动导向杆和第一上下移动丝杆步进电机，两根所述第一移动导向杆和所述第一上下移动丝杆步进电机交错设置；
所述三轴移动机构包括打印平台，所述打印平台的两侧均安装有两根间隔设置的上下移动直线轴承，所述上下移动直线轴承穿过上下移动导杆，所述打印平台的两端均安装有上下移动丝杆螺线座，所述上下移动丝杆螺线座上穿有第二上下移动丝杆步进电机。
2.根据权利要求1所述的一种骨折外固定3D打印机，其特征在于：所述进料装置包括料斗，所述料斗底部的出料口安装有拨料机构，所述拨料机构包括拨料步进电机，所述拨料步进电机的旋转轴上安装有联轴器，所述联轴器与所述拨料步进电机相离的一侧与连杆的一端相安装，所述连杆的另一端与拨料轮相安装。
3.根据权利要求2所述的一种骨折外固定3D打印机，其特征在于：所述拨料轮为弧形片状。
4.根据权利要求1所述的一种骨折外固定3D打印机，其特征在于：所述三轴移动机构还包括三轴移动平台，所述三轴移动平台下表面的两侧均安装有前后移动直线轴承座，所述前后移动直线轴承座上穿有前后移动导向杆，所述前后移动导向杆的两端均与左右移动直线轴承座相连接，所述左右移动直线轴承座上穿有左右移动导向杆，所述左右移动直线轴承座上安装有前后移动步进电机，所述左右移动直线轴承座与同步带相连接，所述同步带的两侧均安装有同步轮，两侧的所述同步轮上均安装有电机轴延长杆，所述电机轴延长杆的一端安装有左右移动步进电机。
5.根据权利要求4所述的一种骨折外固定3D打印机，其特征在于：两侧的所述前后移动步进电机上均安装有带座同步轮，一端的所述前后移动步进电机与另一端的所述带座同步轮之间安装有同步带，所述同步带连接到所述三轴移动平台上。
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