一种基于光聚合的多材料增材制造结构

本技术涉及增材制造的，特别涉及一种基于光聚合的多材料增材制造结构。

背景技术：

1、现有3d打印工艺包括熔融沉积成型、选择激光烧结成型、直写成型、光固化成型等，以上方法均只能进行单一材质加工，且往往加工后的产品只具备单一性能，无法进一步满足用户对多功能定制化产品的需求。

2、鉴于以上缺陷，学者们提出了多材料打印的概念，即在同一机器上采用不同种类的材料进行打印，从而制备具有复杂三维结构的多功能定制化和制造一体化的多材料成型产品。例如，采用polyjet技术的3d打印机，利用不同喷嘴实现了多材料结构的制造；采用熔融沉积成型技术的3d打印机，利用不同的成型技术实现了多材料结构的制造【bandyopadhyay,amit,heer,etal.additive manufacturingofmulti-materialstructures[j].materialsscience&engineering,r.reports:areviewjournal,2018.】。但以上提及的打印机因原料成本较高，且成型件强度低或精度不高，工序繁琐等问题使得其广泛应用受到了限制。同时目前提出的多材料3d打印解决方案中，普遍存在诸如精度低或工艺流程繁琐等缺点。如cn206690542u，多材料3d打印机虽然实现多材料的打印，但是装置结构更为复杂，操作存在安全隐患等问题。

3、因此，本实用新型设计了一种操作简便、易控的基于光聚合的多材料增材制造装置。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种基于光聚合的多材料增材制造结构，其目的是为了解决背景技术存在的上述问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种基于光聚合的多材料增材制造结构，包括：

3、底座；所述底座的上端面向下形成有凹槽；

4、所述凹槽的底面向下凹陷形成回收槽；所述回收槽上方设置有料板，所述料板上设置有出料口，所述出料口用于第一种材料出料；所述回收槽上方还设置有下沉式打印平台；

5、垂直送料系统，设置在所述料板的上方；所述垂直送料系统可在三维空间内进行移动；

6、激光光源，设置在所述凹槽的侧壁上用以对第一材料或第二材料进行光照固化。

7、进一步的，所述凹槽侧壁设置有进料口，进料口与出料口连通。

8、进一步的，所述多材料增材制造结构还包括三轴机械臂，三轴机械臂固定于所述凹槽的上方，所述垂直送料系统设置在三轴机械臂末端。

9、进一步的，所述垂直送料系统还包括储料仓，储料仓设置在所述三轴机械臂末端，所述三轴机械臂的末端还设置有清除系统，所述清除系统用于清除未固化的第一材料或第二材料。

10、进一步的，所述垂直送料系统数量为至少一个。

11、进一步的，所述进料口采用泵将回收槽中的物料泵入。

12、进一步的，所述回收槽的一端设置有料槽，所述料槽一端设置有可竖直和水平运动的刮刀。

13、进一步的，所述多材料包括有机高分子、无机非金属和金属材料中的至少一种；所述材料形态为粉体、液体中的至少一种。

14、进一步的，所述料槽具有加热功能。

15、进一步的，所述多材料增材制造结构通过电脑控制。

16、进一步的，所述三轴机械臂包括两条平行传送带和至少一个机械臂；所述机械臂沿x轴、y轴和z轴进行移动。

17、上述基于光聚合的多材料增材制造结构的原理：将光敏材料装入垂直送料系统，并将其安装在三轴机械臂上；将另一种光敏材料导入进料口；借助电脑将垂直送料系统、清除系统和激光光源进行原点校正，完成校正后开始打印；通过电脑输入控制信号，通过进料口将物料送至料槽，刮刀接收信号后将物料平铺在下沉式打印平台上，将多余物料回收至回收槽，再通过激光光源照射使其固化成型，此为一种材料的成型方式；第二种材料的成型方式：首先通过电脑输入控制信号，三轴机械臂将清除系统移至已成型的第一种材料上进行持续吹气或吸气，将多余未固化的物料清除干净，再将垂直送料系统移动到指定位置，进行第二种材料的打印，打印完成后再次采用激光光源进行照射使其固化成型，如此循环往复即可得到两种光敏材料的成型三维立体结构部件或器件。本实用新型可以通过增加垂直送料系统的数量实现两种及两种以上材料的三维立体结构的成型，进而实现多材料增材制造成型。

18、本实用新型的上述方案有如下的有益效果：

19、本实用新型三维结构的成型操作简便、易控；有效改善3d打印技术只能实现单一材料打印的缺陷，同时结合光固化成型，在一定程度上改善了材料成型速度和成型精度。

20、本实用新型适用范围广，可以实现复合材料的三维立体成型制造；可用于制备有机高分子、无机非金属材料和金属材料，可采用粉体或液体材料进行成型；制备的三维立体结构经后期烧结(热处理)可获得致密的零部件或器件。

技术特征：

1.一种基于光聚合的多材料增材制造结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多材料增材制造结构，其特征在于，所述凹槽侧壁设置有进料口，进料口与出料口连通。

3.根据权利要求2所述的多材料增材制造结构，其特征在于，所述多材料增材制造结构还包括三轴机械臂，三轴机械臂固定于所述凹槽的上方，所述三轴机械臂末端设置有垂直送料系统。

4.根据权利要求3所述的多材料增材制造结构，其特征在于，所述垂直送料系统还包括储料仓，储料仓设置在所述三轴机械臂末端，所述三轴机械臂的末端还设置有清除系统，所述清除系统用于清除未固化的第一材料或第二材料。

5.根据权利要求4所述的多材料增材制造结构，其特征在于，所述垂直送料系统数量为至少一个。

6.根据权利要求5所述的多材料增材制造结构，其特征在于，所述进料口采用泵将回收槽中的物料泵入。

7.根据权利要求6所述的多材料增材制造结构，其特征在于，所述回收槽的一端设置有料槽，所述料槽一端设置有可竖直和水平运动的刮刀。

8.根据权利要求7所述的多材料增材制造结构，其特征在于，所述多材料包括有机高分子、无机非金属和金属材料中的至少一种；所述材料形态为粉体、液体中的至少一种。

技术总结
本技术提供了一种基于光聚合的多材料增材制造结构，包括底座；底座的上端面向下形成有凹槽；凹槽的底面向下凹陷形成回收槽；回收槽上方设置有料板，料板上设置有出料口，出料口用于第一种材料出料；回收槽上方还设置有下沉式打印平台；垂直送料系统，设置在所述料板的上方；垂直送料系统可在三维空间内进行移动；激光光源，设置在所述凹槽的侧壁上用以对第一材料或第二材料进行光照固化。本技术适用范围广，可实现复合材料的三维立体成型制造；可用于制备有机高分子、无机非金属材料和金属材料等可通过粉体或液体方式进行成型的材料，制备的三维立体结构经后期烧结(热处理)可获得致密的零部件或器件。

技术研发人员：王小锋,周润恺,刘子瑞,刘文胜,蔡志祥,彭超群,王日初
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：20230206
技术公布日：2024/1/15