一种4D打印装置及系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种4D打印装置及系统，涉及3D打印技术领域。该4D打印装置包括基座、打印平台、立柱、滑块、移动部、连接板以及打印喷嘴。打印平台和立柱均设置于基座上。滑块设置于立柱上。移动部设置于滑块上；连接板一端与移动部移动连接形成悬臂梁结构，另一端与打印喷嘴铰接。打印平台绕自身轴线的转动、连接板沿打印平台的径向运动、滑块沿立柱的竖直运动以及打印喷嘴相对连接板的转动协同实现极坐标模式下的4D打印功能。该打印装置尤其在打印旋转件上精度更高，效率更快，且能有效提高弧面和曲面的打印精度。其打印部件结构具有可重构性，打印尺寸范围调节灵活。整体上组成简单，更具柔性，在打印区域形成开放式结构，方便被打印物取放。

A 4D Printing Device and System

【技术实现步骤摘要】
一种4D打印装置及系统
本技术涉及3D打印
，具体而言，涉及一种4D打印装置及系统。
技术介绍
目前，3D打印机的工作结构大多采用空间正交型的机构，即其传统3D打印系统是基于笛卡尔坐标系来建立运动模式的，基于这种坐标系所设计的3D打印系统结构外形通常为立方体，占据的空间位置较大。而当下出现的基于极坐标系下的3D打印系统，其机械结构相对复杂，对打印区域的空间形成了一定的阻隔，不方便打印后进行被打印物的取放。另外，传统的3D打印系统打印喷嘴与底座平面的夹角始终处于一个固定状态，虽然易于实现，但并没有考虑到弧面或曲面材料成形时打印方向变化的问题，当材料在逐层打印形成弧面或曲面的过程中，会使喷出材料所成形的线条之间的距离会发生变化，直接影响了打印精度。因此，设计一种4D打印装置，使其结构简单且可重构，不仅能简单地实现极坐标模式的4D打印，而且其悬臂梁式的开放结构特点使得取放打印物体异常方便；另外，有效地提高弧面或曲面打印的精度，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的包括提供一种4D打印装置，其结构简单，实现了极坐标模式的4D打印，并且方便被打印物的取放，同时提高了弧面或曲面打印的精度。本技术的目的还包括提供一种4D打印系统，其通过对不同的独立打印动作的协同控制实现高精度的打印。本技术提供的第一种技术方案：一种4D打印装置，包括基座、打印组件以及打印喷嘴；所述打印组件包括打印平台、立柱、滑块、移动部以及连接板；所述打印平台和所述立柱均设置于所述基座上，所述滑块设置于所述立柱上，且所述滑块能沿所述立柱轴线方向运动，所述移动部设置于所述滑块上，所述连接板的一端与所述移动部连接，所述连接板的另一端与所述打印喷嘴铰接；所述打印平台绕自身轴线的转动、所述打印喷嘴在所述连接板的带动下沿所述打印平台的径向移动、所述滑块相对所述立柱的直线运动以及所述打印喷嘴相对所述连接板的转动协同实现所述打印喷嘴在极坐标模式下的4D打印；所述4D打印装置结构简单，实现了极坐标模式的4D打印，并且所述4D打印装置悬臂梁式的开放性结构方便被打印物的取放，同时提高了弧面或曲面打印的精度。进一步地，所述立柱设置于所述打印平台的一侧；所述立柱上开设有滑槽，所述滑块上设置有滑轨；所述滑槽与所述滑轨配合以实现所述滑块与所述立柱的相对运动。进一步地，所述连接板上靠近所述打印喷嘴的一端相对设置有第一侧板和第二侧板；所述第一侧板上开设有第一铰接孔，所述第二侧板上与所述第一铰接孔相对的位置开设有第二铰接孔；所述连接板还包括插销，所述插销一端设置于所述第一铰接孔中，另一端设置于所述第二铰接孔中，且所述插销能相对自身的轴线转动；所述打印喷嘴设置于所述插销上，以实现所述打印喷嘴相对所述连接板的转动。进一步地，所述移动部包括限位部以及互连接的滚珠丝杆和螺母；所述限位部设置于所述滑块上，且所述限位部上相对的设置有第一限位板和第二限位板，所述滚珠丝杆设置于所述第一限位板和所述第二限位板之间，所述连接板与所述螺母连接，所述螺母能带动所述连接板相对所述滚珠丝杆运动。进一步地，所述打印喷嘴绕所述连接板与所述打印喷嘴的铰接处转动的角度范围为0度至180度。进一步地，所述打印平台为圆盘，所述立柱和所述圆盘可拆卸地设置于所述基座上；所述滑块可拆卸地设置于所述立柱上。进一步地，还包括尺寸不同的多个打印组件；每个所述打印组件用于在进行不同尺寸范围的4D打印时，选择性地安装于所述基座上进行打印工作，使所述4D打印结构具有可重构性，满足被打印物不同打印尺寸的需要。本技术提供的第二种技术方案：一种4D打印系统，包括驱动装置以及第一种技术方案中所述的4D打印装置；所述驱动装置包括第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置以及第四驱动装置；所述第一驱动装置与所述打印平台连接，用于驱动所述打印平台转动；所述第二驱动装置与所述滑块连接，用于驱动所述滑块相对所述立柱运动；所述第三驱动装置与所述移动部连接，用于驱动所述移动部以带动所述连接板运动；所述第四驱动装置与所述打印喷嘴连接，用于驱动所述打印喷嘴相对所述连接板运动。进一步地，所述第一驱动装置为伺服电机；所述伺服电机设置于所述基座上，且位于远离所述打印平台的一侧；所述伺服电机与所述打印平台连接。进一步地，还包括控制器；所述控制器分别与所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、第三驱动装置以及所述第四驱动装置连接；所述控制器控制所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、第三驱动装置以及所述第四驱动装置的动作，实现所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、第三驱动装置以及所述第四驱动装置的协同运动，所述控制器通过对不同的独立打印动作的协同控制实现高精度的打印。相比现有的3D打印机，本技术提供的一种4D打印装置及系统的有益效果是：4D打印装置包括立柱、打印平台、基座、滑块、移动部、连接板以及打印喷嘴组成，结构简单地实现了极坐标模式的4D打印功能，并且形成开放式的打印空间，方便被打印物的取放。另外，打印喷嘴可相对连接板转动，利于弧面或曲面的打印，提高了弧面或曲面打印的精度。4D打印系统包括驱动装置和控制器，可高效的协同控制打印的各个独立动作，实现3D打印的自动化，提高打印效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例提供的4D打印装置的结构示意图；图2为图1中I的局部放大图；图3为本技术实施例提供的4D打印装置的滑块、移动部、连接板以及打印喷嘴组装的结构示意图；图4为图3中II的局部放大图；图5为本技术实施例提供的4D打印系统的打印动作控制系统框图。图标：100-4D打印装置；01-基座；02-打印平台；03-立柱；31-滑槽；04-滑块；41-滑轨；05-移动部；51-限位部；511-安装板；512-第一限位板；513-第二限位板；52-滚珠丝杆；53-螺母；06-连接板；61-第一侧板；62-第二侧板；63-插销；07-打印喷嘴；08-驱动装置；81-第一驱动装置；82-第二驱动装置；83-第三驱动装置；84-第四驱动装置；09-控制器。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种4D打印装置，其特征在于，包括基座、打印组件以及打印喷嘴；所述打印组件包括打印平台、立柱、滑块、移动部以及连接板；所述打印平台和所述立柱均设置于所述基座上，所述滑块设置于所述立柱上，且所述滑块能沿所述立柱轴线方向运动，所述移动部设置于所述滑块上，所述连接板的一端与所述移动部连接形成悬臂梁结构，所述连接板的另一端与所述打印喷嘴铰接；所述打印平台绕自身轴线的转动、所述打印喷嘴在所述连接板的带动下沿所述打印平台的径向移动、所述滑块相对所述立柱的直线运动以及所述打印喷嘴相对所述连接板的转动协同实现所述打印喷嘴在极坐标模式下的4D打印。

【技术特征摘要】
1.一种4D打印装置，其特征在于，包括基座、打印组件以及打印喷嘴；所述打印组件包括打印平台、立柱、滑块、移动部以及连接板；所述打印平台和所述立柱均设置于所述基座上，所述滑块设置于所述立柱上，且所述滑块能沿所述立柱轴线方向运动，所述移动部设置于所述滑块上，所述连接板的一端与所述移动部连接形成悬臂梁结构，所述连接板的另一端与所述打印喷嘴铰接；所述打印平台绕自身轴线的转动、所述打印喷嘴在所述连接板的带动下沿所述打印平台的径向移动、所述滑块相对所述立柱的直线运动以及所述打印喷嘴相对所述连接板的转动协同实现所述打印喷嘴在极坐标模式下的4D打印。2.如权利要求1所述的4D打印装置，其特征在于，所述立柱设置于所述打印平台的一侧；所述立柱上开设有滑槽，所述滑块上设置有滑轨；所述滑槽与所述滑轨配合以实现所述滑块与所述立柱的相对运动。3.如权利要求1所述的4D打印装置，其特征在于，所述连接板上靠近所述打印喷嘴的一端相对设置有第一侧板和第二侧板；所述第一侧板上开设有第一铰接孔，所述第二侧板上与所述第一铰接孔相对的位置开设有第二铰接孔；所述连接板还包括插销，所述插销一端设置于所述第一铰接孔中，另一端设置于所述第二铰接孔中，且所述插销能相对自身的轴线转动；所述打印喷嘴设置于所述插销上，以实现所述打印喷嘴相对所述连接板的转动。4.如权利要求1所述的4D打印装置，其特征在于，所述移动部包括限位部以及互连接的滚珠丝杆和螺母；所述限位部设置于所述滑块上，且所述限位部上相对的设置有第一限位板和第二限位板，所述滚珠丝杆设置于所述第一限位板和所述第二限位板之间，所述连接板与所述螺母连接，所述螺母能带动所述连接板相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庚祥，韦凯鹤，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61