一种可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化3D快速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可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化3D快速打印装置及方法，本装置通过轴座、Z轴导轨、Z轴直线电机、悬臂、工作台、溶液槽、溶液槽支架、立柱、旋转伺服电机、B轴伺服电机、B联轴器、B轴支架、透镜、A轴伺服电机、A联轴器、A轴支架、Y轴伺服电机、Y轴导轨、旋转台、旋转轴联轴器、旋转伺服电机、机身底座由上到下的顺序连接而成一个整体。四个料槽分散布置在旋转盘的四周。四个工作台分散布置在旋转立柱的四周。本发明专利技术设有4个固定的光源对应4个固定打印槽，4个可旋转切换的打印工作台机构，能实现多材料打印，以增强打印产品的力学等性能，大大提高了打印效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化3D快速打印装置及方法
本专利技术属于3D微纳加工
，具体为一种可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化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殊波段的光(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微纳打印基本采用一个轴向移动，逐层曝光打印，对于斜面打印存在梯度误差缺陷，我们专利技术的光固化3D打印装置采用多轴联动能较好的解决打打印存在的梯度问题，并可较好地配合掩膜版使用，提高了打印尺寸精度。当前大多光固化3D打印设备采用光固化数字微镜器件(digitalmicro-mirrordevice，DMD)芯片，该技术优点是通过修改参数可简单实现打印图案的改变，缺点是造价偏高，分辨率低，当前技术像素只能达到um级(5.4um左右)从而使得打印精度低，通过缩放镜头可进一步提高分辨率，但减小打印面积，针对此情况本专利技术的技术方案是：根据特定产品需求采用掩膜版成像，该技术具备造价低，常规掩膜版本身精度高(1um左右)，从而确保精度的同时可实现大面积扫描打印。当前大多光固化3D打印设备仅用于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，但其采用的单光源曝光，没有实现不同材料对应不同引发因子既光波，以达到最佳曝光效果提高打印速度和质量；本专利技术设有4个固定的光源装载机构对应4个固定打印槽，4个可旋转切换的打印工作台机构，从而能实现多材料打印，以增强打印产品的力学等性能。并且该装置可4个产品同步打印，大大提高了打印效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构稳定灵活，适用于空间结构3D微纳加工设备及方法。本专利技术采用的技术方案是：一种可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化3D快速打印装置，包括轴座(1)、Z轴导轨(2)、Z轴直线电机(3)、悬臂(4)、工作台(5)、旋转盘(7)、料槽(9)、料槽支架(8)、旋转立柱(6)、B轴伺服电机(22)、B联轴器(21)、B轴支架(13)、透镜(25)、A轴伺服电机(12)、A联轴器(11)、A轴支架(14)、Y轴直线电机(15)、Y轴导轨(17)、旋转台(16)、旋转台联轴器(23)、旋转伺服电机(18)和机身底座(19)。四个沿旋转立柱(6)周向分布的轴座(1)通过螺丝紧固，每个轴座(1)上的Z轴导轨(2)与旋转立柱(6)的竖直方向平行且重合并用螺丝紧固连接；每个轴座(1)上固定有Z轴直线电机(3)，Z轴直线电机初级(26)与Z轴导轨间隙配合导向；悬臂(4)的长度方向与Z直线电机(3)的移动方向垂直，且悬臂(4)一端与Z轴直线电机初级重合并通过螺丝紧固连接；悬臂(4)与工作台(5)通过螺丝紧固连接，料槽槽支架(8)与旋转立柱(6)垂直，用螺丝紧固连接，料槽(9)与料槽槽支架(8)间隙配合，可取出，通过控制Z轴直线电机(3)的工作状态来实现工作台(5)在Z轴上的移动；旋转立柱(6)与立柱(10)之间设有旋转盘(7)。料槽(9)共有四个，四个料槽(9)分散布置在旋转盘(7)的四周。四个工作台(5)分散布置在旋转立柱(6)的四周。旋转盘(7)的中心孔与旋转伺服电机(29)的输出轴在同一直线上，并且伺服电机(29)机身嵌入旋转盘(7)的内槽，使旋转盘(7)固定；旋转伺服电机(29)电机轴与立柱(10)相连，用旋转台联轴器(23)紧固连接传动；旋转伺服电机(29)与立柱(10)用螺丝紧固连接在预留的位置，通过控制旋转伺服电机(29)的工作状态来实现四个工作台(5)在水平面上旋转，工作台旋转至第一个料槽(9)的上方，推拉式电磁铁(28)的限位轴进入旋转盘(7)的限位孔中；第一个料槽(9)中盛有液态光敏树脂A，根据液态光敏树脂A调整下方第一个光机(25)的最佳波长；第二个料槽(9)中盛有液态光敏树脂B，根据液态光敏树脂B调整下方第二个光机(25)的最佳波长；第三个料槽(9)中盛有液态光敏树脂C，根据液态光敏树脂C调整下方第三个光机(25)的最佳波长；第四个料槽(9)中盛有液态光敏树脂D，根据液态光敏树脂D调整下方第四个光机(25)的最佳波长；3D打印机Z轴直线电机驱动的四个工作台(5)分别进入底端透明的各个料槽(9)内直至其底面与槽底面保持25～100μm(由打印时切片层厚度决定)的垂直间隙，投影仪的投影光在透过透明料槽底部后与液态光敏树脂相接触。此时光接触的液态光敏树脂瞬间聚合固化，而未与光接触的液态光敏树脂还是保持液态，实现液态光敏树脂的一层成型。接着Z轴直线电机(3)驱动工作台向上移动25～100μm(由打印时切片层厚度决定)，进行下一层成型，或Z轴直线电机(3)驱动工作台向上移动到料槽口上方，旋转伺服电机(29)的工作实现各个工作台(5)在水平面上旋转90°，此时推拉式电磁铁(28)的限位轴进入旋转盘(7)的限位孔中进行限位，3D打印机Z轴直线电机驱动的工作台(5)分别进入底端透明的第二个料槽(9)、第三个料槽(9)、第四个料槽(9)、第一个料槽(9)内直至其底面与槽底面保持25～100μm(由打印时切片层厚度决定)的垂直间隙，投影仪的投影光在透过透明料槽底部后与液态光敏树脂相接触，如此交替反复进行，则实现光固化3D打印多材料成型，并确保材料对应最佳特定波长和能量的光波。四个光机(25)的旋转轴与B轴支架(13)的轴孔间隙配合，B轴伺服电机(22)的轴与透镜的旋转轴在同一周线上，用B联轴器(21)紧固连接传动，B轴伺服电机与B轴支架通过螺栓紧固连接，通过控制B轴伺服电机(22)的工作状态来实现透镜射出的光源在B轴上的旋转；B轴支架(13)的旋转轴与A轴支架(14)的轴孔间隙配合，A轴伺服电机(12)的轴与B轴支架(13)的旋转轴在同一轴线上，用A联轴器(11)紧固连接传动，A轴伺服电机与A轴支架通过螺栓紧固连接，通过控制A轴伺服电机(12)的工作状态来实现透镜在A轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化3D快速打印装置，其特征在于：四个沿旋转立柱(6)周向分布的轴座(1)通过螺丝紧固，每个轴座(1)上的Z轴导轨(2)与旋转立柱(6)的竖直方向平行且重合并用螺丝紧固连接；每个轴座(1)上固定有Z轴直线电机(3)，Z轴直线电机初级(26)与Z轴导轨间隙配合导向；悬臂(4)的长度方向与Z直线电机(3)的移动方向垂直，且悬臂(4)一端与Z轴直线电机初级重合并通过螺丝紧固连接；悬臂(4)与工作台(5)通过螺丝紧固连接，料槽槽支架(8)与旋转立柱(6)垂直，用螺丝紧固连接，料槽(9)与料槽槽支架(8)间隙配合，通过控制Z轴直线电机(3)的工作状态来实现工作台(5)在Z轴上的移动；旋转立柱(6)与立柱(10)之间设有旋转盘(7)；料槽(9)共有四个，四个料槽(9)分散布置在旋转盘(7)的四周；四个工作台(5)分散布置在旋转立柱(6)的四周；/n旋转盘(7)的中心孔与旋转伺服电机(29)的输出轴在同一直线上，并且伺服电机(29)机身嵌入旋转盘(7)的内槽，使旋转盘(7)固定；旋转伺服电机(29)电机轴与立柱(10)相连，用旋转台联轴器(23)紧固连接传动；旋转伺服电机(29)与立柱(10)用螺丝紧固连接在预留的位置，通过控制旋转伺服电机(29)的工作状态来实现四个工作台(5)在水平面上旋转，工作台旋转至第一个料槽(9)的上方，推拉式电磁铁(28)的限位轴进入旋转盘(7)的限位孔中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化3D快速打印装置，其特征在于：四个沿旋转立柱(6)周向分布的轴座(1)通过螺丝紧固，每个轴座(1)上的Z轴导轨(2)与旋转立柱(6)的竖直方向平行且重合并用螺丝紧固连接；每个轴座(1)上固定有Z轴直线电机(3)，Z轴直线电机初级(26)与Z轴导轨间隙配合导向；悬臂(4)的长度方向与Z直线电机(3)的移动方向垂直，且悬臂(4)一端与Z轴直线电机初级重合并通过螺丝紧固连接；悬臂(4)与工作台(5)通过螺丝紧固连接，料槽槽支架(8)与旋转立柱(6)垂直，用螺丝紧固连接，料槽(9)与料槽槽支架(8)间隙配合，通过控制Z轴直线电机(3)的工作状态来实现工作台(5)在Z轴上的移动；旋转立柱(6)与立柱(10)之间设有旋转盘(7)；料槽(9)共有四个，四个料槽(9)分散布置在旋转盘(7)的四周；四个工作台(5)分散布置在旋转立柱(6)的四周；
旋转盘(7)的中心孔与旋转伺服电机(29)的输出轴在同一直线上，并且伺服电机(29)机身嵌入旋转盘(7)的内槽，使旋转盘(7)固定；旋转伺服电机(29)电机轴与立柱(10)相连，用旋转台联轴器(23)紧固连接传动；旋转伺服电机(29)与立柱(10)用螺丝紧固连接在预留的位置，通过控制旋转伺服电机(29)的工作状态来实现四个工作台(5)在水平面上旋转，工作台旋转至第一个料槽(9)的上方，推拉式电磁铁(28)的限位轴进入旋转盘(7)的限位孔中。


2.根据权利要求1所述的一种可实现同步打印的多轴多材料多光源光固化3D快速打印装置，其特征在于：第一个料槽(9)中盛有液态光敏树脂A，根据液态光敏树脂A调整下方第一个光机(25)的波长；第二个料槽(9)中盛有液态光敏树脂B，根据液态光敏树脂B调整下方第二个光机(25)的波长；第三个料槽(9)中盛有液态光敏树脂C，根据液态光敏树脂C调整下方第三个光机(25)的波长；第四个料槽(9)中盛有液态光敏树脂D，根据液态光敏树脂D调整下方第四个光机(25)的波长；3D打印机Z轴直线电机驱动的四个工作台(5)分别进入底端透明的各个料槽(9)内直至其底面与槽底面保持25～100μm的垂直间隙，投影仪的投影光在透过透明料槽底部后与液态光敏树脂相接触；此时光接触的液态光敏树脂瞬间聚合固化，而未与光接触的液态光敏树脂还是保持液态，实现液态光敏树脂的一层成型；接着Z轴直线电机(3)驱动工作台向上移动25～100μm，进行下一层成型，或Z轴直线电机(3)驱动工作台向上移动到料槽口上方，旋转伺服电机(29)的工作实现各个工作台(5)在水平面上旋转90°，此时推拉式电磁铁(28)的限位轴进入旋转盘(7)的限位孔中进行限位，3D打印机Z轴直线电机驱动的工作台(5)分别进入底端透明的第二个料槽(9)、第三个料槽(9)、第四个料槽(9)、第一个料槽(9)内直至其底面与槽底面保持25～1...

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