一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备制造技术

本实用新型专利技术涉及3D打印设备领域，具体涉及到一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备。所述3D打印设备包括执行组件、喷头组件和控制系统；所述喷头组件包括体积泵电机、体积泵头和喷嘴；所述喷头组件侧面设置有激光器，其激光焦点在所述喷嘴挤出线上；所述执行组件为机械臂或其它数控机构，如三轴龙门数控结构；所述执行组件与控制系统通讯连接。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备
本技术涉及3D打印设备领域，具体涉及到一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备。
技术介绍
常温下的液态物质，可以在光或者热的条件下转化为固态。根据TRIZ理论，这种制造原理可以与3D打印技术相结合，将常温下是液态的物质，通过精密泵输送挤出，在挤出端创造固化环境，从而实现3D打印。然而现有的打印设备大都只能实现逐层打印，不能对形状和结构复杂且精细的产品很好的通过3D打印的方式进行成型。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供了一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备，所述3D打印设备包括执行组件、喷头组件和控制系统；所述喷头组件包括体积泵电机、体积泵头和喷嘴；所述喷头组件侧面设置有激光器，其激光焦点在所述喷嘴挤出线上；所述执行组件为机械臂、三轴龙门数控结构或其它数控机构；所述执行组件与控制系统通讯连接。作为一种优选的技术方案，所述激光器选自可见光激光器、紫外光激光器、红外光激光器中的一种。作为一种优选的技术方案，所述数控机构包括第一关节臂、第二关节臂和第三关节臂、第一旋转电机、第二旋转电机、第三旋转电机和第四旋转电机；所述第一旋转电机设置在底座上，并水平面方向固定连接所述第一关节臂；所述第一关节臂与第二关节臂通过所述第二旋转电机驱动连接；所述第二关节臂与第三关节臂通过所述第三旋转电机驱动连接；所述第四旋转电机设置在第三关节臂上，并与所述喷头组件固定连接。作为一种优选的技术方案，其运动方式是三轴联动控制的，而不采用在固定z轴下的平面上实现二维填充。作为一种优选的技术方案，所述喷头组件上方设置有进料口；所述喷头组件上方设置有进料口；所述进料口通过体积泵与喷嘴连接，其液体挤出的动力由定量体积泵提供动力，而不需要通过气动+通断阀实现，从而有很高的挤出精度。作为一种优选的技术方案，所述体积泵选自压电泵、螺杆泵、柱塞泵中的一种，或者多种的并联或串联。在体积泵上设置有步进电机或者伺服电机，通过中央控制板卡可以控制喷嘴的空间XYZ路径，并通过控制体积泵设置的电机控制泵头的挤出速度，实现材料不同的材料配比、流量，从而实现梯度材料的打印；或者通过RGB三原色材料的实施配比调整，实现彩色打印。作为一种优选的技术方案，所述的体积泵可以在打印的路径上，通过程序控制其挤出的液体的流量，实现梯度材料和结构的打印。作为一种优选的技术方案，材料挤出后直接被激光器固化，因此不需要额外设置支撑喷头。本技术中利用液态物料挤出与激光成型相结合的技术，除了可以使用三轴逐层打印的方法(即在每一个z高上实现扫描)，还可以用于5轴联动控制，进行空间成型，适用于形状和结构复杂且精细的产品3D打印。本技术中控制系统利用G代码通过中央控制板卡控制数控结构带动喷嘴在三维空间中的移动，于此同时中央控制板卡控制体积泵电机的运行情况，调控其打印材料的挤出速度，控制在喷嘴路径上的挤出/不挤出，挤出量多/挤出量少等参数，并在喷嘴挤出线和激光焦点处通过光固化或热固化的方式进行凝固成型，从而实现在三维空间中精细结构的打印。此外，由于打印材料在激光作用下能够很快凝固成型，因此不需要支撑材料。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。图1为本技术中的基于液体挤出与激光成型的3D打印设备的结构示意图。图2为本技术基于液体挤出与激光成型的3D打印设备中激光器设置结构示意图。图3为本技术中压电泵结构示意图。图4为本技术中螺杆泵结构示意图。图5为本技术中柱塞泵结构示意图。图6为本技术中的基于液体挤出与激光成型的3D打印设备的结构示意图。其中，01-控制系统、02-执行组件、03-中央控制板卡、1-第一旋转电机、2-第二旋转电机、3-第三旋转电机、4-第四旋转电机、5-第一关节臂、6-第二关节臂、7-第三关节臂、8-底座、9-体积泵电机、10-体积泵头、11-喷嘴、12-激光器、15-出料口、16-进料口、17-伺服电机、18-压电陶瓷、19-膜片、20-挤出口、21-供料口、22-步进电机、23-第一万向节、24-第二万向节、25-第二进料阀、26-出料阀、27-第一进料阀。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。此外，应理解，尽管术语第一、第二等可在本文中用于描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组分、区域、层或部分区别于另外的元件、组分、区域、层或部分。因此，在不背离实例实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可称为第二元件、组分、区域、层或部分。本技术提供了一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备，所述3D打印设备包括执行组件、喷头组件和控制系统；所述喷头组件包括体积泵电机、体积泵头和喷嘴；所述喷头组件侧面设置有激光器，其激光焦点在所述盆岁挤出线上；所述执行组件为机械臂、三轴龙门数控结构或其它数控机构；所述执行组件与控制系统通讯连接。本技术中的所述基于液体挤出与激光成型的3D打印设备主要由三个部分组成，其中的执行机构包括机械臂、三轴龙门数控结构等。本技术中所述数控结构不做特殊限定，可以是三轴数控结构或者其它数控机构，如三轴龙门数控结构等，其主要作用是由与其连接的机械部带动喷头组件按照需要的轨迹运动，在XYZ空间中实现受控的运动。本技术中还可以包括基板，主要用于承载打印堆积的零件和打印的工作件。该基板可以是与所述3D打印机为一体的，也可以两者分开独立存在。本技术中激光器是本领域技术人员所熟知的装置，主要功能是发射激光。本技术中设置在喷头组件侧面的激光器通过发射激光，使从喷头组件中挤出的打印物料在激光与挤出线交汇出发生光固化反应和/或热固化反应，从而凝固成型，与常规的固化方式相比具有更短的固化时间，且可以精确的控制固化位置和固化程度，实现精细结构的成型。本技术中对所述激光器的种类，所发射激光类型不做特殊限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括执行组件、喷头组件和控制系统；所述喷头组件包括体积泵、喷嘴和激光器，其激光焦点在所述喷嘴挤出线上；所述执行组件包括机械臂、三轴龙门数控结构；所述执行组件与控制系统通讯连接；所述激光器选自可见光激光器、紫外光激光器、红外光激光器中的一种；所述数控机构包括第一关节臂、第二关节臂、第三关节臂、第一旋转电机、第二旋转电机、第三旋转电机和第四旋转电机；所述第一旋转电机设置在底座上，并水平面方向固定连接所述第一关节臂；所述第一关节臂与第二关节臂通过所述第二旋转电机驱动连接；所述第二关节臂与第三关节臂通过所述第三旋转电机驱动连接；所述第四旋转电机设置在第三关节臂上，并与所述喷头组件固定连接；所述喷头组件上方设置有进料口；所述进料口通过体积泵与喷嘴连接，其液体挤出的动力由定量体积泵提供动力，而不需要通过气动和通断阀实现，从而有很高的挤出精度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于液体挤出与激光成型的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括执行组件、喷头组件和控制系统；所述喷头组件包括体积泵、喷嘴和激光器，其激光焦点在所述喷嘴挤出线上；所述执行组件包括机械臂、三轴龙门数控结构；所述执行组件与控制系统通讯连接；所述激光器选自可见光激光器、紫外光激光器、红外光激光器中的一种；所述数控机构包括第一关节臂、第二关节臂、第三关节臂、第一旋转电机、第二旋转电机、第三旋转电机和第四旋转电机；所述第一旋转电机设置在底座上，并水平面方向固定连接所述第一关节臂；所述第一关节臂与第二关节臂通过所述第二旋转电机驱动连接；所述第二关节臂与第三关节臂通过所述第三旋转电机驱动连接；所述第四旋转电机设置在第三关节臂上，并与所述喷头组件固定连接；所述喷头组件上方设置有进料口；所述进料口通过体积泵与喷嘴连接，其液体挤出的动力由定量体积泵提供动力，而不需要通过气动和通断阀实现，从而有很高的挤出精度。


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【专利技术属性】
技术研发人员：朱成宝，
申请(专利权)人：杭州小木屋科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33