面向非可展腔体内表面的三维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面向非可展腔体内表面的三维打印装置及方法，以解决在非可展腔体内表面的三维打印技术中，喷头与腔体之间存在运动干涉的问题。具体包括第一打印姿态调整机构、第二打印姿态调整机构、控制机构、打印喷头及材料输送机构；第一打印姿态调整机构与第二打印姿态调整机构的作用端相对；第一打印姿态调整机构的作用端用于设置非可展腔体，打印喷头设置于第二打印姿态调整机构的作用端；材料输送机构与打印喷头连通；控制机构与第一打印姿态调整机构、第二打印姿态调整机构、打印喷头及材料输送机构连接，用于控制第一打印姿态调整机构调整非可展腔体位置、控制第二打印姿态调整机构调整打印喷头位置及角度；打印喷头上设有传感器。上设有传感器。上设有传感器。

【技术实现步骤摘要】
面向非可展腔体内表面的三维打印装置及方法


[0001]本专利技术涉及三维打印装置及方法，具体涉及一种面向非可展腔体内表面的三维打印装置及方法。

技术介绍

[0002]三维打印技术以计算机三维设计模型为蓝本，采用软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积粘结，最终叠加成型，打印出实体产品。
[0003]非可展曲面导电图形是指在利用几何方法无法展开的曲面上制备特定形状和功能的导电图形，从而形成具有特定电磁性能的结构功能一体化部件。非可展曲面导电图形的制备，是共形天线、频率选择表面、可穿戴电子产品等电子设备制造中关键步骤之一。在三维结构表面制备导电图形，不仅可以提高空间利用率，而且还可以进一步减小设备体积。
[0004]然而，目前大部分研究都是在面向非可展曲面的外表面进行三维打印，针对非可展腔体的内表面进行复杂精细结构三维打印的研究鲜有报道。目前非可展腔体内表面的共形三维打印还存在路径规划难、喷头与腔体之间存在运动干涉等难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种面向非可展腔体内表面的三维打印装置及方法，以解决在非可展腔体内表面的三维打印技术中，存在路径规划难、打印喷头与腔体之间存在运动干涉的技术问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种面向非可展腔体内表面的三维打印装置，其特殊之处在于：包括第一打印姿态调整机构、第二打印姿态调整机构、控制机构、打印喷头以及材料输送机构；
[0007]所述第一打印姿态调整机构的作用端与第二打印姿态调整机构的作用端相对；所述第一打印姿态调整机构的作用端用于设置非可展腔体，所述打印喷头设置于所述第二打印姿态调整机构的作用端；所述材料输送机构与打印喷头连通；所述控制机构分别与第一打印姿态调整机构、第二打印姿态调整机构、打印喷头以及材料输送机构连接，用于控制所述第一打印姿态调整机构调整非可展腔体的位置及角度、控制所述第二打印姿态调整机构调整打印喷头的位置及角度、控制打印喷头打印并控制材料输送机构向打印喷头输送打印材料；所述打印喷头上设置有与控制机构连接的传感器。
[0008]进一步地，所述第二打印姿态调整机构包括粗移平台、细移平台以及机械臂组件；
[0009]所述细移平台设置于粗移平台上；所述机械臂组件设置于细移平台上，其工作端安装所述打印喷头；所述粗移平台用于通过细移平台对机械臂组件的位置进行粗调；所述控制机构分别与细移平台及机械臂组件连接；用于控制细移平台对机械臂组件的位置进行细调，并控制机械臂组件对打印喷头的位置及角度进行调整。
[0010]进一步地，所述粗移平台包括机床底座和粗移滑板；
[0011]所述机床底座上设有滑槽；所述粗移滑板下方设有第一滑块；所述第一滑块安装于所述滑槽内，并与所述滑槽间隙配合；
[0012]所述细移平台设置于粗移滑板上，且可在所述粗移滑板上滑动。
[0013]进一步地，所述细移平台包括滚珠丝杠、细移滑板以及第一驱动机构；
[0014]所述滚珠丝杠安装于粗移滑板中部；所述粗移滑板两侧分别设有一个导槽；两个所述导槽均与滚珠丝杠中的螺杆平行；
[0015]所述细移滑板与滚珠丝杠上的螺母座固定连接，其两侧分别设有至少一个第二滑块；两侧的所述第二滑块分别伸入两个所述导槽内，并与所述导槽间隙配合；
[0016]所述第一驱动机构设置于粗移滑板远离第一打印姿态调整机构的一端上，其驱动端与滚珠丝杠的螺杆连接，用于驱动螺杆旋转；所述控制机构与第一驱动机构连接；
[0017]所述机械臂组件连接在细移滑板上。
[0018]进一步地，所述机械臂组件包括第一旋转关节、第一机械臂、第二旋转关节、第二机械臂以及第三旋转关节；
[0019]所述第一旋转关节固定安装在细移滑板上；
[0020]所述第一机械臂一端与第一旋转关节连接；
[0021]所述第二旋转关节固定安装在第一机械臂的另一端；
[0022]所述第二机械臂一端与通过第二旋转关节与第一机械臂的另一端可旋转连接；
[0023]所述第三旋转关节固定安装在第二机械臂的另一端；所述述打印喷头通过第三旋转关节与第二机械臂的另一端可旋转连接；
[0024]所述控制机构分别与第一旋转关节、第二旋转关节以及第三旋转关节连接。
[0025]进一步地，所述细移滑板两侧分别设有两个第二滑块。
[0026]进一步地，所述第一打印姿态调整机构包括第二驱动机构、齿轮箱以及卡盘；
[0027]所述第二驱动机构的输出端与齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的输出端与卡盘连接，且所述第二驱动机构与控制机构连接；
[0028]所述齿轮箱安装在机床底座上；
[0029]所述卡盘与第一打印姿态调整机构作用端相对；所述卡盘上设有至少两个卡爪，用于固定非可展腔体。
[0030]进一步地，所述卡盘为圆柱台状，其一端与齿轮箱作用端连接，另一端与第二打印姿态调整机构作用端相对；
[0031]所述卡盘上设有三个卡爪，且三个卡爪绕卡盘中心均匀分布。
[0032]进一步地，所述卡爪包括支撑杆以及分别固定安装在支撑杆两端的夹片和调节板；
[0033]所述调节板与支撑杆相互垂直，调节板上设置有多个调节孔；所述调节板通过调节孔安装在所述卡盘另一端上；
[0034]所述夹片为圆弧状，且各个夹片均向卡盘中轴线方向弯曲。
[0035]本专利技术还提供了一种面向非可展腔体内表面的三维打印方法，基于上述的面向非可展腔体内表面的三维打印装置，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0036]步骤1、将非可展腔体安装在第一打印姿态调整机构上；
[0037]步骤2、控制第二打印姿态调整机构将打印喷头伸入非可展腔体内；
[0038]步骤3、通过控制机构控制，使打印喷头采用材料输送机构输送的打印材料开始在非可展腔体内按照预设路径进行三维打印，当打印喷头上的传感器探测到打印喷头与非可展腔体内壁之间的距离达到预设值时，向控制机构发送调整信息；控制机构接受调整信息，通过第一打印姿态调整机构调整非可展腔体或/和通过第二打印姿态调整机构调整打印喷头的位置，进而控制打印喷头在非可展腔体内的位置，以及打印喷头与非可展腔体内壁之间的距离，使打印喷头继续按照预设路径在非可展腔体内表面进行三维打印，直至打印完成。
[0039]本专利技术的有益效果：
[0040]1、本专利技术设置了第一打印姿态调整机构和第二打印姿态调整机构，第一打印姿态调整机构可以对非可展腔体位置及角度进行调节，第二打印姿态调整机构可以对打印喷头的位置及角度进行调节，这样在遇到喷头与腔体之间有干涉的情况时，可以选择其中之一进行调节，也可以选择二者同时调节，形成多维度调节，提高三维打印效率及打印质量。
[0041]2、本专利技术的第二打印姿态调整机构设置了粗移平台和细移平台以及机械臂组件；能够对喷头的位置先进行粗调再进行细调，之后再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向非可展腔体内表面的三维打印装置，其特征在于：包括第一打印姿态调整机构(1)、第二打印姿态调整机构(2)、控制机构(3)、打印喷头(5)以及材料输送机构；所述第一打印姿态调整机构(1)的作用端与第二打印姿态调整机构(2)的作用端相对；所述第一打印姿态调整机构(1)的作用端用于设置非可展腔体(4)，所述打印喷头(5)设置于所述第二打印姿态调整机构(2)的作用端；所述材料输送机构与打印喷头(5)连通；所述控制机构(3)分别与第一打印姿态调整机构(1)、第二打印姿态调整机构(2)、打印喷头(5)以及材料输送机构连接，用于控制所述第一打印姿态调整机构(1)调整非可展腔体(4)的位置、控制所述第二打印姿态调整机构(2)调整打印喷头(5)的位置及角度、控制打印喷头(5)打印并控制材料输送机构向打印喷头(5)输送打印材料；所述打印喷头(5)上设置有与控制机构(3)连接的传感器。2.根据权利要求1所述的面向非可展腔体内表面的三维打印装置，其特征在于：所述第二打印姿态调整机构(2)包括粗移平台(21)、细移平台(22)以及机械臂组件(23)；所述细移平台(22)设置于粗移平台(21)上；所述机械臂组件(23)设置于细移平台(22)上，其工作端安装所述打印喷头(5)；所述粗移平台(21)用于通过细移平台(22)对机械臂组件(23)的位置进行粗调；所述控制机构(3)分别与细移平台(22)及机械臂组件(23)连接；用于控制细移平台(22)对机械臂组件(23)的位置进行细调，并控制机械臂组件(23)对打印喷头(5)的位置及角度进行调整。3.根据权利要求2所述的面向非可展腔体内表面的三维打印装置，其特征在于：所述粗移平台(21)包括机床底座(211)和粗移滑板(212)；所述机床底座(211)上设有滑槽(213)；所述粗移滑板(212)下方设有第一滑块(214)；所述第一滑块(214)安装于所述滑槽(213)内，并与所述滑槽(213)间隙配合；所述细移平台(22)设置于粗移滑板(212)上，且可在所述粗移滑板(212)上滑动。4.根据权利要求3所述的面向非可展腔体内表面的三维打印装置，其特征在于：所述细移平台(22)包括滚珠丝杠(221)、细移滑板(222)以及第一驱动机构(223)；所述滚珠丝杠(221)安装于粗移滑板(212)中部；所述粗移滑板(212)两侧分别设有一个导槽(215)；两个所述导槽(215)均与滚珠丝杠(221)中的螺杆平行；所述细移滑板(222)与滚珠丝杠(221)上的螺母座固定连接，其两侧分别设有至少一个第二滑块(224)；两侧的所述第二滑块(224)分别伸入两个所述导槽(215)内，并与所述导槽(215)间隙配合；所述第一驱动机构(223)设置于粗移滑板(212)远离第一打印姿态调整机构(1)的一端上，其驱动端与滚珠丝杠(221)的螺杆连接，用于驱动螺杆旋转；所述控制机构(3)与第一驱动机构(223)连接；所述机械臂组件(23)连接在细移滑板(222)上。5.根据权利要求4所述的面向非可展腔体内表面的三维打印装置，其特征在于：所述机械臂组件(23)包括第一旋转关节(231)、第一机械臂(232)、第二旋转关节(233)、第二机械臂(234)以及第三旋转关节(235)；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏兵，熊传，黄进，张洁，王建军，杨玉鹏，孟凡博，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：