一种多材料光固化3D打印装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多材料光固化3D打印装置及方法，属于3D微纳加工技术领域。包括精密回转平台、平台托架、z轴丝杆滑台、打印平台、离型膜、料槽、xy连接板、底板、y轴丝杆滑台、电机架、光机、外壳端盖、滑槽板、料槽夹、xy连接块、滑台、x轴丝杆滑台、皮带和步进电机。本技术方案采用光机的图像缩放，可较好实现较高高精度或较大面积的面成型打印；实现多材料打印，最多可实现4种不同材料的加工打印，从而满足零部件的力学性能和颜色不同的需求。具有能在每次换料时清洗残料的机构，从而防止不同材料之间的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种多材料光固化3D打印装置及方法
本专利技术属于3D微纳加工
，具体为一种新型光固化3D快速打印装置及方法。
技术介绍
随着3D打印和微纳科技的迅猛发展，为了满足不同领域和行业的需求，近年国内外研究人员已经开发出多种类型微纳尺度3D打印工艺、打印材料，并应用于多种领域和行业。3D打印即快速成型(rapidprototyping,RP)技术一种基于离散堆积思想的增材制造技术,一种“自下而上”的材料累加制造方法.其通过计算机技术,根据零件的三维数字模型把材料逐层连接累加,从而制造出实体零件.将制造过程由复杂的三维加工降低为一系列简单的二维层片的加工,由于二维层片的加工难度与零件实体结构的复杂程度基本无关,因此大大降低了零件实体的加工难度,从而能够以一种统一的、自动的方法来完成形状结构各异的三维实体模型，从而3D打印技术相对传统加工技术具有不浪费材料，可以实现产品的自由结构设计，加工周期短从而达到节能环保的作用。光固化快速成型技术是当前应用最广泛的一种3D打印技术.该技术以光敏树脂液体为原材料,树脂的光敏特性使得材料在受到特定波段的光(多为紫外波段)照射后,会发生聚合反应出现固化.当前国内外光固化3D打印设备基本是单一液态光敏树脂成型，如专利技术专利CN201811544607.0和CN201610945088.3等采用的单一光敏树脂材料；专利技术专利201610321716.0将透明料槽一分为二，实现双料液态光敏树脂复合成型而体现光固化3D打印在材料组合设计方面的优势。从力学性能和颜色的角度，实现彩色零部件和不同位置的力学性能，对于光固化3D打印技术要求进一步提高，从而实现多材料打印意义巨大。
技术实现思路
针对当前3D打印设备不能实现材料多样性和曝光波长的不易替换性等缺陷，本专利技术一种多材料光固化3D打印装置及方法能较好优化该问题。本专利技术采用的技术方案是：一种光固化3D快速打印装置，包括精密回转平台(1)、平台托架(2)、z轴丝杆滑台(3)、打印平台(4)、离型膜(5)、料槽(6)、xy连接板(7)、底板(8)、y轴丝杆滑台(9)、电机架(10)、光机(11)、外壳端盖(12)、滑槽板(13)、料槽夹(14)、xy连接块(15)、滑台(16)、x轴丝杆滑台(17)、皮带(18)和步进电机(19)。所述打印平台(4)上设有四个小凸台，即为四个实际工作打印平台，精密回转平台(1)与打印平台(4)通过螺纹连接，回转平台(1)通过螺纹连接安装在平台托架(2)上，平台托架(2)与z轴丝杆滑台(3)通过螺纹连接；y轴丝杆滑台(9)通过螺丝固定在底板(8)上的侧部，y轴丝杆滑台(9)的丝杆与滑台(16)通过螺纹配合滑动，滑台(16)与xy连接板(7)通过螺丝固定连接；两个x轴丝杆滑台(17)通过螺栓平行布置紧固在xy连接板(7)的两侧；x轴丝杆滑台(17)与x轴从动滑台(16)通过螺丝配合滑动连接，x轴丝杆滑台(17)和y轴丝杆滑台(9)驱动滑台能够沿垂直方向移动。离型膜(5)通过螺丝和料槽压条与料槽(6)紧固连接，料槽夹(14)通过螺丝与料槽(6)紧固连接；料槽夹(14)通过螺丝和xy连接块(15)与x轴滑台(16)紧固连接，z轴丝杆滑台(3)通过螺丝与x轴从动滑台紧固连接；平台托架(2)通过螺丝与z轴滑台紧固连接，精密回转平台(1)通过螺丝与平台托架(2)紧固连接；打印平台(4)通过螺丝与精密回转平台(1)紧固连接，x轴滑台、y轴滑台、z轴滑台与打印平台(4)、料槽(6)形成一体，打印平台(4)旋转，打印平台(4)能够在z轴方向上移动且与料槽(6)平行，打印平台(4)、料槽(6)能够在x轴、y轴方向上整体移动。本专利技术清洗系统参考图6～图9所示，包括滑槽板(13)、外壳端盖(12)、外壳端盖滚筒(12-1)、外罩(28)、皮带支撑轴(37)、皮带滚轮(38)、限位块(34)、皮带(18)、滑槽板拉杆(35)、皮带滚轮(39)、步进电机(19)、电机架(10)和底板(8)；所述滑槽板(13)包括第一滑槽板(13-1)、第二滑槽板(13-2)和第三滑槽板(13-3)；所述外罩(28)包括外罩壳(28-1)、U型板(28-2)、方型板(28-3)、空心柱(28-4)和放水阀(28-5)。所述外罩(28)通过螺栓紧固在底板(8)上，外罩壳(28-1)、U型板(28-2)、方型板(28-3)、空心柱(28-4)、放水阀(28-5)焊装成一个整体。外壳端盖(12)、外壳端盖滚筒(12-1)焊接成一体，并通过螺栓连接固定在外罩(28)上；所述滑槽板(13)的第一滑槽板(13-1)、第二滑槽板(13-2)、第三滑槽板(13-3)通过滑槽的空隙配合在滑槽板拉杆(35)的拉动下进退滑动，滑槽板拉杆(35)通过铁丝绑定在皮带(10)上，第一滑槽板(13-1)、第二滑槽板(13-2)、第三滑槽板(13-3)伸出时通过槽进行相应限位，第一滑槽板(13-1)凸起部分套入U型板(28-2)凹起部分滑动，通过限位块(34)限位；所述皮带(18)绕在皮带滚轮(37)和皮带滚轮(39)上，皮带滚轮(38)套入皮带支撑轴(37)，皮带支撑轴(37)通过螺栓固定于底板(8)上，皮带滚轮(39)过盈配合在步进电机(19)的轴上，通过控制步进电机的(19)的工作状态来实现皮带的转动，从而带动滑槽板拉杆(35)移动使得滑槽板(13)的伸出与收回。当处于打印状态时滑槽板(13)收回状态，当处于清洗状态时滑槽板(13)的伸出状态，以便清洗打印平台(4)残留的废料。精密旋转平台(1)由步进驱动电机(1-1)、试验齿轮(1-4)、实验大齿轮(1-3)、交叉滚柱轴承(1-5)、上外圈(1-6)、上内圈(1-7)、下外圈(1-2)、下端盖(1-8)组成。上外圈(1-6)通过螺丝紧固连接于打印平台(4)，步进驱动电机(1-1)通过螺丝紧固连接在下端盖(1-8)上，交叉滚柱轴承(1-5)在上内圈(1-7)与下外圈(1-2)中间间隙配合，实验大齿轮(1-3)与下外圈(1-2)配合，通过螺丝与上内圈(1-7)、下端盖(1-8)紧固连接，试验齿轮(1-4)、实验大齿轮(1-3)进行齿轮配合，试验齿轮(1-4)的中心轴与步进驱动电机(1-1)的轴相连，通过控制步进驱动电机(1-1)的工作状态来实现打印平台(4)的旋转。x轴丝杆滑台(17)、y轴丝杆滑台(9)、Z轴丝杆滑台(3)是相同的丝杆滑台结构，丝杆滑台由丝杆(20)、滑台(21)、导轨架(22)、电机(23)和联轴器(24)组成。丝杆(20)连接在导轨架(22)的圆柱轴之间与圆柱轴平行，联轴器(24)连接丝杆(20)和电机(23)的轴，电机(23)通过螺丝紧固连接在导轨架(18)的一侧，滑台(21)与丝杆(20)、圆柱轴形成螺纹、间隙配合，通过控制电机(23)的工作状态来实现滑台(21)在x轴、y轴、z轴上的移动，从而实现打印平台(4)在z轴方向上移动，以及料槽(6)和打印平台(4)在x轴、y轴方向上的移动。光机(11)由镜头(25)、机箱(26)和光机底板(27)组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多材料光固化3D打印装置，其特征在于：包括精密回转平台(1)、平台托架(2)、z轴丝杆滑台(3)、打印平台(4)、离型膜(5)、料槽(6)、xy连接板(7)、底板(8)、y轴丝杆滑台(9)、电机架(10)、光机(11)、外壳端盖(12)、滑槽板(13)、料槽夹(14)、xy连接块(15)、滑台(16)、x轴丝杆滑台(17)、皮带(18)和步进电机(19)；/n所述打印平台(4)上设有四个小凸台，即为四个实际工作打印平台，精密回转平台(1)与打印平台(4)通过螺纹连接，回转平台(1)通过螺纹连接安装在平台托架(2)上，平台托架(2)与z轴丝杆滑台(3)通过螺纹连接；/ny轴丝杆滑台(9)通过螺丝固定在底板(8)上的侧部，y轴丝杆滑台(9)的丝杆与滑台(16)通过螺纹配合滑动，滑台(16)与xy连接板(7)通过螺丝固定连接；两个x轴丝杆滑台(17)通过螺栓平行布置紧固在xy连接板(7)的两侧；x轴丝杆滑台(17)与x轴从动滑台(16)通过螺丝配合滑动连接，x轴丝杆滑台(17)和y轴丝杆滑台(9)驱动滑台能够沿垂直方向移动；/n离型膜(5)通过螺丝和料槽压条与料槽(6)紧固连接，料槽夹(14)通过螺丝与料槽(6)紧固连接；料槽夹(14)通过螺丝和xy连接块(15)与x轴滑台(16)紧固连接，z轴丝杆滑台(3)通过螺丝与x轴从动滑台紧固连接；平台托架(2)通过螺丝与z轴滑台紧固连接，精密回转平台(1)通过螺丝与平台托架(2)紧固连接；打印平台(4)通过螺丝与精密回转平台(1)紧固连接，x轴滑台、y轴滑台、z轴滑台与打印平台(4)、料槽(6)形成一体，打印平台(4)旋转，打印平台(4)能够在z轴方向上移动且与料槽(6)平行，打印平台(4)、料槽(6)能够在x轴、y轴方向上整体移动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多材料光固化3D打印装置，其特征在于：包括精密回转平台(1)、平台托架(2)、z轴丝杆滑台(3)、打印平台(4)、离型膜(5)、料槽(6)、xy连接板(7)、底板(8)、y轴丝杆滑台(9)、电机架(10)、光机(11)、外壳端盖(12)、滑槽板(13)、料槽夹(14)、xy连接块(15)、滑台(16)、x轴丝杆滑台(17)、皮带(18)和步进电机(19)；
所述打印平台(4)上设有四个小凸台，即为四个实际工作打印平台，精密回转平台(1)与打印平台(4)通过螺纹连接，回转平台(1)通过螺纹连接安装在平台托架(2)上，平台托架(2)与z轴丝杆滑台(3)通过螺纹连接；
y轴丝杆滑台(9)通过螺丝固定在底板(8)上的侧部，y轴丝杆滑台(9)的丝杆与滑台(16)通过螺纹配合滑动，滑台(16)与xy连接板(7)通过螺丝固定连接；两个x轴丝杆滑台(17)通过螺栓平行布置紧固在xy连接板(7)的两侧；x轴丝杆滑台(17)与x轴从动滑台(16)通过螺丝配合滑动连接，x轴丝杆滑台(17)和y轴丝杆滑台(9)驱动滑台能够沿垂直方向移动；
离型膜(5)通过螺丝和料槽压条与料槽(6)紧固连接，料槽夹(14)通过螺丝与料槽(6)紧固连接；料槽夹(14)通过螺丝和xy连接块(15)与x轴滑台(16)紧固连接，z轴丝杆滑台(3)通过螺丝与x轴从动滑台紧固连接；平台托架(2)通过螺丝与z轴滑台紧固连接，精密回转平台(1)通过螺丝与平台托架(2)紧固连接；打印平台(4)通过螺丝与精密回转平台(1)紧固连接，x轴滑台、y轴滑台、z轴滑台与打印平台(4)、料槽(6)形成一体，打印平台(4)旋转，打印平台(4)能够在z轴方向上移动且与料槽(6)平行，打印平台(4)、料槽(6)能够在x轴、y轴方向上整体移动。


2.根据权利要求1所述的一种多材料光固化3D打印装置，其特征在于：滑槽板(13)包括第一滑槽板(13-1)、第二滑槽板(13-2)和第三滑槽板(13-3)；所述外罩(28)包括外罩壳(28-1)、U型板(28-2)、方型板(28-3)、空心柱(28-4)和放水阀(28-5)；所述外罩(28)通过螺栓紧固在底板(8)上，外罩壳(28-1)、U型板(28-2)、方型板(28-3)、空心柱(28-4)、放水阀(28-5)焊装成一个整体；外壳端盖(12)、外壳端盖滚筒(12-1)焊接成一体，并通过螺栓连接固定在外罩(28)上；所述滑槽板(13)的第一滑槽板(13-1)、第二滑槽板(13-2)、第三滑槽板(13-3)通过滑槽的空隙配合在滑槽板拉杆(35)的拉动下进退滑动，滑槽板拉杆(35)通过铁丝绑定在皮带(10)上，第一滑槽板(13-1)、第二滑槽板(13-2)、第三滑槽板(13-3)伸出时通过槽进行相应限位，第一滑槽板(13-1)凸起部分套入U型板(28-2)凹起部分滑动，通过限位块(34)限位；所述皮带(18)绕在皮带滚轮(37)和皮带滚轮(39)上，皮带滚轮(38)套入皮带支撑轴(37)，皮带支撑轴(37)通过螺栓固定于底板(8)上，皮带滚轮(39)过盈配合在步进电机(19)的轴上，通过控制步进电机的(19)的工作状态来实现皮带的转动，从而带动滑槽板拉杆(35)移动使得滑槽板(13)的伸出与收回；当处于打印状态时滑槽板(13)收回状态，当处于清洗状态时滑槽板(13)的伸出状态，以便清洗打印平台(4)残留的废料。


3.根据权利要求1所述的一种多材料光固化3D打印装置，其特征在于：精密旋转平台(1)由步进驱动电机(1-1)、试验齿轮(1-4)、实验大齿轮(1-3)、交叉滚柱轴承(1-5)、上外圈(1-6)、上内圈(1-7)、下外圈(1-2)、下端盖(1-8)组成；上外圈(1-6)通过螺丝紧固连接于打印平台(4)，步进驱动电机(1-1)通过螺丝紧固连接在下端盖(1-8)上，交叉滚柱轴承(1-5)在上内圈(1-7)与下外圈(1-2)中间间隙配合，实验大齿轮(1-3)与下外圈(1-2)配合，通过螺丝与上内圈(1-7)、下端盖(1-8)紧固连接，试验齿轮(1-4)、实验大齿轮(1-3)进行齿轮配合，试验齿轮(1-4)的中心轴与步进驱动电机(1-1)的轴相连，通过控制步进驱动电机(1-1)的工作状态来实现打印平台(4)的旋转。


4.根据权利要求1所述的一种多材料光固化3D打印装置，其特征在于：x轴丝杆滑台(17)、y轴丝杆滑台(9)、Z轴丝杆滑台(3)是相同的丝杆滑台结构，丝杆滑台由丝杆(20)、滑台(21)、导轨架(22)、电机(23)和联轴器(24)组成；丝杆(20)连接在导轨架(22)的圆柱轴之间与圆柱轴平行，联轴器(24)连接丝杆(20)和电机(23)的轴，电机(23)通过螺丝紧固连接在导轨架(18)的一侧，滑台(21)与丝杆(20)、圆柱轴形成螺纹、间隙配合，通过控制电机(23)的工作状态来实现滑台(21)在x轴、y轴、z轴上的移动，从而实现打印平台(4)在z轴方向上移动，以及料槽(6)和打印平台(4)在x轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢祺晖，王兆龙，段辉高，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43