一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置
技术领域
1.本实用新型涉及一种复合材料打印装置，尤其涉及一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置。
背景技术：2.随着增材制造技术、材料技术、航空航天、生物医学等多种学科的不断发展、以及人民生活水平的不断提高，人们对多材料复合加工及其应用的问题愈加关注，对能够实现多材料复合加工的设备装置的需求也越来越强烈，同时其在多领域如航空航天领域和生物医学领域的应用前景也推动其向前发展，多材料复合加工技术及设备势必将成为推动多领域发展的重要一步。然而目前通过增材制造技术无论是同种加工方法加工不同种材料，或是不同种加工方法加工异种材料的发展都比较艰难，其主要原因在于不同材料具有不同的物理化学性质，当用不同材料来制造同一种工件时常引起较大的制造难度和误差。
3.针对现有增材制造技术可加工的材料和技术，想要实现多材料如金属、陶瓷或者是树脂等具有不同性质的材料的复合打印，需要解决精确的控制材料切换定位，异种材料结合强度提升以及减小误差提升表面质量等问题。
技术实现要素：4.实用新型目的：本实用新型目的是提供一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，工序之间动作连贯，节约了成形时间，降低了成本，可以采用简单的加工方法切换材料，有效节省设备空间，实现多材料复合增材制造。
5.技术方案：本实用新型包括侧支板，所述的侧支板上从上到下依次安装有dlp光机面曝光部分、移动打印平台系统和料槽转换装置，所述的dlp光机面曝光部分、移动打印平台系统和料槽转换装置通过机械部件连接呈阶梯配置，所述的料槽转换装置包括转换盘，所述的转换盘上间隔均匀地设有多个料槽。
6.所述的dlp光机面曝光部分包括光机平台连接筋，所述的光机平台连接筋与滑块连接板和光机平台相连接，滑块连接板与滑块相连接，滑块与安装在侧支板的滑轨相配合。
7.所述的光机平台上安装有面曝光系统，所述的面曝光系统包括光机，所述的光机固定安装在光机固定板上，光机固定板安装于光机水平调节板上，光机水平调节板安装于光机纵向调节板侧面，光机纵向调节板底部安装于光机安装固定底座上。
8.所述的面曝光系统采用dlp紫外数字投影技术，选择性的将面光源投射到料槽中。
9.所述的移动打印平台系统包括滚珠丝杠传动装置和运动连接板，所述的运动连接板与滚珠丝杠传动装置连接，运动连接板的侧面连接有成型基板。
10.所述运动连接板的中央通过丝杠螺母连接块与滚珠丝杠传动装置连接，运动连接板两端分均连接有滑块，所述的滑块在滑轨上滑动。
11.所述的料槽通过角连接件固定在转换盘上，可实现旋转变换料槽。
12.所述的转换盘设在转换盘底座上，转换盘底座通过转换盘支柱安装在底板上。
13.所述的转换盘上方设有刮刀导轨，所述的刮刀导轨上滑动连接有刮刀。
14.有益效果：本实用新型有利于复合多材料的增材制造装备的开发，为实现复合多材料成形提供一体化制造方法，解决了传统加工方法难以实现多材料一体化梯度加工的难题；利用dlp面曝光光固化技术完成多种材料复合增材制造，以面曝光技术成型材料为基体，实现多种材料复合加工一体化；将增材制造技术拓展到能场约束结构件的制造，采用简单的加工方法切换，实现多材料复合加工，有效节省设备空间，工序之间动作连贯，节约了成形时间，降低了成本，在多材料复合加工等方面有着良好的应用前景，为增材制造开辟了一个新的研究领域。
附图说明
15.图1为本实用新型的整体结构主视图；
16.图2为本实用新型的整体结构侧视图；
17.图3为本实用新型的上层结构主视图；
18.图4为本实用新型的上层结构侧视图；
19.图5是本实用新型的中层结构示意图；
20.图6是本实用新型的下层结构示意图；
21.图7是本实用新型的面曝光加工示意图；
22.图8是本实用新型的多材料复合一体化增材制造加工样件。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
24.如图1和图2所示，本实用新型包括侧支板，侧支板从上到下依次安装有dlp光机面曝光部分、移动打印平台系统和料槽转换装置，三层之间通过机械部件连接呈上中下阶梯配置。装置最下方采用两块下加强板30和两根支撑杆37和底板38连接在一起，为整个装置提供支撑。
25.如图3和图4所示，位于上层的dlp光机面曝光部分包括曝光装置电机15，曝光装置电机15通过曝光装置电机座10固定在侧支板上，齿形连接板固定在运动连接块上并运用齿形压板12通过皮带利用曝光装置电机15进行传动，运动连接块与两块光机平台连接筋16相连接，光机平台连接筋16与滑块连接板13和光机平台18相连接，滑块连接板13与滑块相连接，滑块与安装在侧支板的滑轨14相配合，实现平台的纵向移动，导轨14顶部设有胶块11，面曝光系统6安装在光机平台18上，随光机平台18与光机平台连接筋16共同运动。面曝光系统6包括光机固定板1、光机水平调节板2、光机3、光机纵向调节板4、光机安装固定底座5；光机3固定安装在光机固定板1上，光机固定板1安装于光机水平调节板2上，光机水平调节板2安装于光机纵向调节板4侧面，光机纵向调节板4底部安装于光机安装固定底座5的上表面。
26.中层的移动打印平台系统包括：为可升降打印平台运动提供动力的升降平台电机 17，该电机通过升降平台电机座19与侧支板相连接，滚珠丝杠传动装置7与电机形成运动关系，带动打印平台实现纵向运动。如图5所示，打印平台包括滚珠丝杠传动装置 7、丝杠螺母联接块8、运动连接板9、第一成型基板拉杆27、第二成型基板拉杆29、成型基板28；成型基板28通过第一成型基板拉杆27和第二成型基板拉杆29接到运动连接板9上，运动连接板9中央
通过丝杠螺母连接块8与滚珠丝杠传动装置7连接，运动连接板9两端分均连接有滑块20，滑块20在滑轨14上滑动，通过升降平台电机17 带动滚珠丝杠传动装置7运动，从而使运动进行传递最终实现成型基板28的纵向移动。丝杠螺母联接块8与运动连接板9通过螺栓形成固定连接，运动连接板9、第一成型基板拉杆27以及第二成型基板拉杆29依次形成固定连接，保证整体刚度，确保装置运行过程中不会出现明显的晃动或倾摆，成型基板28通过螺栓与第二成型基板拉杆29形成固定连接，通过调整螺栓的旋紧程度来对成型基板28进行水平方向的调平，保证打印样品的精度。
27.下层的料槽转换装置包括转换盘24，料槽23，角连接件22，三个完全相同的料槽 23通过角连接件22固定在转换盘24上，可实现旋转变换料槽，如图6所示。
28.如图2所示，刮刀34安装在刮刀固定板上，刮刀固定板安装于带有滑块的刮刀导轨35上，为刮刀提供动力的刮刀电机25通过皮带传动带动刮刀34运动；刮刀导轨35 下方设有转换盘24，转换盘24上间隔均匀固定有三个料槽23，料槽23上表面应略高于成型基板28上表面，保证刮刀34可以顺利将料槽中的材料刮至成型基板28上从而进行光固化处理。转换盘24设在转换盘底座36上，转换盘底座36通过四根转换盘支柱26安装在底板38上，保证整体稳定性。
29.本实用新型的面曝光系统6采用dlp紫外数字投影技术，选择性的将面光源投射到料槽23中，在下置层固化成形；料槽转换装置通过转换盘24进行不同液槽和材料的切换；料槽23配备加热、散热装置，保证材料液槽内温度满足要求。
30.本实用新型的多材料复合增材制造方法包括以下步骤：
31.(1)运用计算机中的三维建模软件建立所需加工的三维模型，模型尺寸大小满足不超过打印装备能够打印的最大尺寸的要求即可，建模完成后保存为stl文件，对模型文件按照不同材料区域需要满足的要求进行分区，不同区域选择不同的加工方式；
32.(2)将处理好的模型文件导入系统中，系统根据预先设定好的信息(材料选择、定位、摆放方式)选择对应的加工方式，整个过程根据编程可实现自动切换工位调整加工位置；
33.(3)用本装置进行加工制造时将下置层的成型基板28置于装有足够量a材料31 的料槽23中，如图7所示，接通面曝光系统6中的光机3，对a材料31进行逐层光固化，完成a材料31的面曝光光固化成形，当需要成形b材料33时，如图8所示，下置层的转换盘旋转，更换料槽进行不同材料的转换，如此循环往复完成复合多材料的增材制造加工。其中，料槽23内盛放的液态光固化材料32为添加陶瓷、金属颗粒或纤维作为强化相的液态高分子材料，强化相比例不超过15％。
34.本实用新型采用dlp光固化，实现多材料的复合增材制造加工，高效地利用了成型空间，旋转结构的设计，节约了成形空间，降低了成本，整个系统结构紧凑。
技术特征：1.一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，包括侧支板，所述的侧支板上从上到下依次安装有dlp光机面曝光部分、移动打印平台系统和料槽转换装置，所述的dlp光机面曝光部分、移动打印平台系统和料槽转换装置通过机械部件连接呈阶梯配置，所述的料槽转换装置包括转换盘（24），所述的转换盘（24）上间隔均匀地设有多个料槽（23）。2.根据权利要求1所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述的dlp光机面曝光部分包括光机平台连接筋（16），所述的光机平台连接筋（16）与滑块连接板（13）和光机平台（18）相连接，滑块连接板（13）与滑块相连接，滑块与安装在侧支板的滑轨（14）相配合。3.根据权利要求2所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述的光机平台（18）上安装有面曝光系统（6），所述的面曝光系统（6）包括光机（3），所述的光机（3）固定安装在光机固定板（1）上，光机固定板（1）安装于光机水平调节板（2）上，光机水平调节板（2）安装于光机纵向调节板（4）侧面，光机纵向调节板（4）底部安装于光机安装固定底座（5）上。4.根据权利要求3所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述的面曝光系统（6）采用dlp紫外数字投影技术。5.根据权利要求1所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述的移动打印平台系统包括滚珠丝杠传动装置（7）和运动连接板（9），所述的运动连接板（9）与滚珠丝杠传动装置（7）连接，运动连接板（9）的侧面连接有成型基板（28）。6.根据权利要求5所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述运动连接板（9）的中央通过丝杠螺母连接块（8）与滚珠丝杠传动装置（7）连接，运动连接板（9）两端分均连接有滑块（20），所述的滑块（20）在滑轨（14）上滑动。7.根据权利要求1所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述的料槽（23）通过角连接件（22）固定在转换盘（24）上。8.根据权利要求1或7所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述的转换盘（24）设在转换盘底座（36）上，转换盘底座（36）通过转换盘支柱（26）安装在底板（38）上。9.根据权利要求8所述的一种基于dlp光固化技术的复合材料打印装置，其特征在于，所述的转换盘（24）上方设有刮刀导轨（35），所述的刮刀导轨（35）上滑动连接有刮刀（34）。
技术总结本实用新型公开了一种基于DLP光固化技术的复合材料打印装置，包括侧支板，所述的侧支板上从上到下依次安装有DLP光机面曝光部分、移动打印平台系统和料槽转换装置，所述的DLP光机面曝光部分、移动打印平台系统和料槽转换装置通过机械部件连接呈阶梯配置，所述的料槽转换装置包括转换盘，所述的转换盘上间隔均匀地设有多个料槽。本实用新型有利于复合多材料的增材制造装备的开发，为实现复合多材料成形提供一体化制造方法，解决了传统加工方法难以实现多材料一体化梯度加工的难题；利用DLP面曝光光固化技术完成多种材料复合增材制造，以面曝光技术成型材料为基体，实现多种材料复合加工一体化；采用简单的加工方法切换，实现多材料复合加工。材料复合加工。材料复合加工。
技术研发人员：田宗军 吴海东 刘富玺 杨钰隆 谢德巧 柏德智
受保护的技术使用者：南京航浦机械科技有限公司
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/12/1
