一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备及方法技术

本发明专利技术提供一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备及方法，属于3D打印技术领域，本发明专利技术一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印方法能够沿模型法线进行分割，生成符合打印尺寸的弧形构件，对弧形构件进行变层高切片并根据材料性能进行设定以进行合理可行路径规划，结合轨迹特征点的空间坐标XYZ数值与挤出量E值生成数控G代码用于打印设备的参数控制实现变层高弧形构件的打印工作。本发明专利技术突破传统龙门式3D打印只能固定层高进行打印的局限，通过对切片的优化使其可以进行自由度更高的拱形构架打印，并保留了龙门式3D打印面积大成本低的优势，从而提高龙门式3D打印的自由度，满足更高复杂度结构的打印工作。高复杂度结构的打印工作。高复杂度结构的打印工作。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备及方法


[0001]本专利技术涉及3d打印装置的
，具体涉及一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备及方法。

技术介绍

[0002]3D打印混凝土技术是一种使用混凝土按照设计好的三维路径逐层建造实体的建造技术。3D打印混凝土技术依靠混凝土本身的水化作用产生硬化，从而实现逐层堆积过程。而混凝土的硬化过程需要一定的时间，一般打印上层材料时，会有下层材料作为支撑，但在打印悬空或者伸出结构时，上层结构需要下层有支撑才能打印。
[0003]龙门架是一种比较简单的结构类型，成本低，组装也较简单，整个形状就像矩形门架。打印时，平台在Y轴前后移动，喷头在X轴方向移动，因此平台移动会加快打印速度。这种结构简单，容易上手，操作也不太困难。但传统龙门架式3D打印机只能固定层高进行打印，校正3D打印的挤出量是非常复杂的问题，影响挤出量的因素不易掌控，而且测量挤出量的方法又不易观察，通过对切片的优化，可以使其达到部分6轴机械臂能达到的效果，与传统颗粒挤出机不同，龙门架式变层高的颗粒打印可通过对料筒内的颗粒物料进行挤压使其定量精确挤出。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备及方法，方法包括：通过获得模型法线方向；沿法线方向进行等分，根据材料设置最高层高阈值；规划路径；设置接缝点；获取点位xyz坐标值；获取点位与垂直下点位的层高值，根据层高值计算挤出量，由xyz坐标及挤出量生成各点位动作数据。通过对切片的优化可以进行自由度更高的拱形构架打印，并保留了龙门式3D打印面积大成本低的优势，从而提高龙门式3D打印的自由度，满足更高复杂度结构的打印工作。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备，包括：机架、升降装置和XY面打印传动装置；其中，
[0006]XY面打印传动装置包括X轴传动部件、Y轴传动部件和E轴传动部件；其中，在所述机架的底端设置有Y轴传动部件,在所述Y轴传动部件内部设置有Y轴滑块，Y轴滑块的上端连接有打印平台，打印平台随Y轴传动部件在Y轴方向进行前后运动；
[0007]所述X轴传动部件内部设置有X轴滑块，在X轴滑块的侧面还连接有E轴传动部件，所述E轴传动部件随X轴传动部件在X方向进行左右运动；
[0008]所述升降装置包括Z轴传动部件，所述Z轴传动部件分别设置在所述机架底部的两侧边,所述X轴传动部件设置在两Z轴传动部件之间，所述X轴传动部件随Z轴传动部件在Z轴上进行上下运动。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
[0010]可选的，所述X轴传动部件包括：X轴滑块、X轴皮带、X轴电机和X轴运动组件，其中，
[0011]所述X轴电机设置在X轴运动组件的一端，所述X轴运动组件的内部设置有X轴皮带，X轴皮带的一端连接着X轴电机，所述X轴滑块在X轴运动组件和X轴皮带上滑动，当收到X轴坐标时，驱动X轴电机转动，X轴电机带动X轴皮带发生运动，从而带动X轴滑块在X轴上发生移动。
[0012]可选的，所述E轴传动部件包括：E轴电机、E轴电机滑块、E轴丝杆和E轴挤出组件；其中，
[0013]所述E轴电机与E轴电机滑块连接，E轴电机滑块的另一端与E轴丝杆连接，在E轴丝杆的末端设置有E轴挤出组件，E轴挤出组件抵接料筒，所述E轴电机带动E轴丝杆发生运动，从而带动E轴挤出组件发生挤出动作，使颗粒耗材从料筒中流出。
[0014]可选的，所述Z轴传动部件包括Z轴电机、导向杆和Z轴丝杆；其中，
[0015]所述Z轴电机与Z轴丝杆连接，Z轴电机带动Z轴丝杆发生运动，所述X轴皮带的两端连接在所述Z轴丝杆上，所述Z轴电机上还设置有导向杆，所述X轴运动组件连接在所述导向杆，当Z轴丝杆发生运动时，带动X轴运动组件沿导向杆在Z轴上发生移动。
[0016]可选的，所述Z轴电机固定在基座架上，所述基座架固定在所述机架上，其中，所述导向杆的下端螺旋连接在所述基座架上，Z轴丝杆穿过所述基座架与所述Z轴电机相连。
[0017]可选的，所述Y轴传动部件包括：Y轴直线滑轨、Y轴皮带、Y轴电机和Y轴滑块；其中，
[0018]所述Y轴电机与所述Y轴皮带连接，Y轴电机带动Y轴皮带发生运动，所述Y轴电机设置在Y轴直线滑轨的一端，在Y轴直线滑轨上设置有Y轴滑块，所述Y轴滑块的顶端固定安装有打印平台，所述打印平台随着Y轴滑块在Y轴直线滑轨上移动。
[0019]可选的，所述Y轴皮带的另一侧连接着Y轴滑块；所述Y轴直线滑轨采用双轨制，其轨道内侧采用内凹形，Y轴滑块的两端采用外凸形，Y轴滑块在内凹形的轨道内侧滑动。
[0020]根据本专利技术的第二方面，提供一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印方法，所述方法包括以下步骤：
[0021]步骤1、获得模型法线方向，沿法线方向对模型进行分割，生成符合打印尺寸的弧形构件并保留弧形构件部分法线，沿弧形构件法线方向对弧形构件进行变层高切片，并根据材料性能设定最高层的阈值；
[0022]步骤2、获取弧形构件的最高层高、最低层高，并以此为基础进行路径规划，设定颗粒耗材挤出直径、弧形构件壁厚以及内部填充，依据弧形构件曲面定位参数，结合颗粒耗材挤出直径、壁厚、填充情况生成轨迹路径；
[0023]步骤3、对轨迹路径与挤出头进行碰撞模拟，测试是否发生碰撞，若发生碰撞则进行路径优化，若不发生碰撞则进行步骤4；
[0024]步骤4、在验证无碰撞的基础上根据打印分辨率对路径进行等分，确定两点之间的距离，提取各点位空间坐标数值，由空间坐标及挤出量以数控G代码形式生成各点位动作数据，打印设备通过G代码的控制，进行变层高弧形构件的打印工作。
[0025]可选的，所述由空间坐标及挤出量以数控G代码形式生成各点位动作数据包括：提取轨迹特征点与其垂直方向上的轨迹特征点之间的距离，依据层高值与步进值计算挤出量E值，结合轨迹特征点的空间坐标数值与挤出量E值生成数控G代码用于打印设备的参数控制。
[0026]可选的，所述方法应用于上述所述的打印设备。
[0027]本专利技术的技术效果和优点：
[0028]本专利技术提供的一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备及方法能够沿模型法线进行分割，生成符合打印尺寸的弧形构件，对弧形构件进行变层高切片并根据材料性能进行设定以进行合理可行路径规划，结合轨迹特征点的空间坐标XYZ数值与挤出量E值生成数控G代码用于打印设备的参数控制实现变层高弧形构件的打印工作。
[0029]本专利技术突破传统龙门式3D打印只能固定层高进行打印的局限，通过对切片的优化使其可以进行自由度更高的拱形构架打印，并保留了龙门式3D打印面积大成本低的优势，从而提高龙门式3D打印的自由度，满足更高复杂度结构的打印工作。
[0030]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备，其特征在于，包括：机架(11)、升降装置和XY面打印传动装置；其中，XY面打印传动装置包括X轴传动部件、Y轴传动部件和E轴传动部件；其中，在所述机架(11)的底端设置有Y轴传动部件,在所述Y轴传动部件内部设置有Y轴滑块(15)，Y轴滑块(15)的上端连接有打印平台(16)，打印平台(16)随Y轴传动部件在Y轴方向进行前后运动；所述X轴传动部件内部设置有X轴滑块(5)，在X轴滑块(5)的侧面还连接有E轴传动部件，所述E轴传动部件随X轴传动部件在X方向进行左右运动；所述升降装置包括Z轴传动部件，所述Z轴传动部件分别设置在所述机架(11)底部的两侧边,所述X轴传动部件设置在两Z轴传动部件之间，所述X轴传动部件随Z轴传动部件在Z轴上进行上下运动。2.根据权利要求1所述的一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备，其特征在于，所述X轴传动部件包括：X轴滑块(5)、X轴皮带(6)、X轴电机(7)和X轴运动组件(17)，其中，所述X轴电机(7)设置在X轴运动组件(17)的一端，所述X轴运动组件(17)的内部设置有X轴皮带(6)，X轴皮带(6)由X轴电机(7)驱动，当收到X轴坐标时，驱动X轴电机(7)转动，X轴电机(7)带动X轴皮带(6)发生运动，从而带动X轴滑块(5)在X轴上发生移动。3.根据权利要求1所述的一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备，其特征在于，所述E轴传动部件包括：E轴电机(1)、E轴电机滑块(2)、E轴丝杆(3)和E轴挤出组件(4)；其中，所述E轴电机(1)与E轴电机滑块(2)连接，E轴电机滑块(2)的另一端与E轴丝杆(3)连接，在E轴丝杆(3)的末端设置有E轴挤出组件(4)，E轴挤出组件(4)抵接料筒，所述E轴电机(1)带动E轴丝杆(3)发生运动，进而带动E轴挤出组件(4)发生挤出动作，使颗粒耗材从料筒中流出。4.根据权利要求2所述的一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备，其特征在于，所述Z轴传动部件对称设置在所述机架(11)的两侧，所述Z轴传动部件包括Z轴电机(10)、导向杆(8)和Z轴丝杆(9)；其中，所述Z轴电机(10)设置在机架(11)底座的两侧，所述Z轴电机(10)与Z轴丝杆(9)连接，所述X轴皮带(6)的两端连接在所述Z轴丝杆(9)上，所述X轴运动组件(17)连接在所述导向杆(8)，当收到Z轴坐标时，Z轴电机(11)带动Z轴丝杆(9)发生运动，带动X轴运动组件(17)沿导向杆(8)在Z轴上发生上下移动。5.根据权利要求4所述的一种适用于龙门架式变层高的颗粒打印设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚伟，马在林，李纵苇，何泓洋，陈烨，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：