一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统和控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，包括供料刮刀模块、水平运动模块、打印平台、储料模块、回料模块、安装板和气压系统，水平运动模块安装在安装板上，安装板上设有圆孔，打印平台与圆孔滑移连接；安装板设有排料口，回料模块与排料口连接；供料刮刀模块包括刮刀和料筒，水平运动模块与刮刀连接用以带动刮刀在安装板的上方平移，料筒安装在刮刀，储料模块与料筒连接；料筒和储料模块均与气压系统连接。本发明专利技术还涉及一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统控制方法。本发明专利技术结构简单，材料利用率高，属于增材制造技术领域。属于增材制造技术领域。属于增材制造技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统和控制方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体涉及一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统和控制方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术是指将材料逐层堆积最终成形零件的技术，其具备设计自由度高、迭代周期短、可个性化生产等突出优势，在航空航天、生物医疗等领域发挥日渐发挥着重要作用。
[0003]目前常见的3D打印技术主要包括三维粉末粘结技术、分层实体制造技术、熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、光固化成形技术等，各种技术中使用的打印材料多为粉末或浆料，打印过程均涉及供料的步骤，供料步骤占据了机器运行的部分时间，降低了打印的效率。而随着技术的发展及应用范围的拓展，对零件的要求越来越高，包括多材料以复合多性能的要求，为此对打印设备进行改进以达到多材料成形的目的十分必要。另外，常见的打印设备往往为双缸式系统，即设置有一个供料缸和一个成形缸，且为了确保z轴方向的精度，往往采用电缸进行供料，并利用刮刀将材料从供料缸刮至成形缸处进行成形，电缸的使用既增加了成本又使设备机械结构较为复杂，且移动过程打印材料并不能全部利用，一部分会残留在经过的表面，降低了材料的利用率，而在环境问题日趋严峻的今天，提高材料的利用率十分重要，对于生物材料等昂贵或稀有的材料尤其如此。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种结构简单，材料利用率高的基于供料刮刀的多材料铺覆系统。
[0005]本专利技术的另一个目的是：提供一种通过气压的方式提供打印材料从而高效率打印零件的基于供料刮刀的多材料铺覆系统控制方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，包括供料刮刀模块、水平运动模块、打印平台、储料模块、回料模块、安装板和气压系统，水平运动模块安装在安装板上，安装板上设有圆孔，打印平台与圆孔滑移连接；安装板设有排料口，回料模块与排料口连接；供料刮刀模块包括刮刀和料筒，水平运动模块与刮刀连接用以带动刮刀在安装板的上方平移，料筒安装在刮刀，储料模块与料筒连接；料筒和储料模块均与气压系统连接。
[0008]作为一种优选，供料刮刀模块还包括料筒底板、小推杆和料筒顶板，料筒的底部和顶部均设有开口，料筒底板与料筒底部的开口密封连接，料筒顶板与料筒顶部的开口密封连接；刮刀设有安装槽，料筒安装在安装槽，刮刀设有供料口，供料口对应料筒底部开口设置；料筒顶板设有气压管道和气压孔，小推杆与气压孔滑移连接，气压管道与气压系统连接；料筒的侧面设有进料口，进料口通过管道与储料模块连接。
[0009]作为一种优选，料筒的数量为两个，安装槽的数量为两个，料筒底板、小推杆和料
筒顶板的数量均为两个，两个料筒的底部开口分别与两个料筒底板密封连接，两个料筒的顶部开口分别与两个料筒顶板密封连接；两个料筒分别安装在两个安装槽，两个料筒的进料口均通过管道与储料模块连接；两个料筒顶板的气压通道均与气压系统连接。
[0010]作为一种优选，储料模块包括两个供料单元，一个供料单元通过管道与一个料筒连接；供料单元包括储料筒、储料筒盖和大推杆，一个储料筒盖与储料筒顶部通过磁吸方式连接，储料筒盖的顶面设有圆孔和向外延伸的第一圆嘴管，第一圆嘴管通过软管接通气压系统，大推杆的杆部与圆孔滑移连接，储料筒在侧面设有向外延伸的第二圆嘴管，第二圆嘴管通过软管与进料口连接。
[0011]作为一种优选，水平运动模块包括水平直线运动模组和运动转接板，水平直线运动模组安装在安装板上，运动转接板与水平直线运动模组连接，运动转接板与刮刀连接。
[0012]作为一种优选，水平直线运动模组包括电机、联轴器、丝杆、滑块、丝杆支撑座和电机固定板，电机固定板和丝杆支撑座均安装在安装板上，电机安装在电机固定板，联轴器的一端与电机的输出轴连接，联轴器的另一端与丝杆连接，丝杆与丝杆支撑座转动连接，滑块与丝杆螺纹连接，滑块与运动转接板固定连接。
[0013]作为一种优选，回料模块包括漏斗和回料箱，漏斗的数量为两个，排料口的数量为两个，两个排料口分别位于打印平台的两侧，两个漏斗分别与两个排料口连接，两个漏斗位于安装板的下方；回料箱的数量为两个，每个回料箱在顶面设有向外延伸的第三圆嘴管，两个第三圆嘴管分别与两个漏斗通过软管连接。
[0014]作为一种优选，打印平台通过电缸与圆孔滑移连接。
[0015]一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统控制方法，采用一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，方法包括如下步骤：
[0016]S1：往两个储料筒中分别填充不同材料，并安装好料筒盖和大推杆，往已安装料筒底板的两个料筒中填充分别对应于两个储料筒中的两种不同材料，安装小推杆并将材料压实，安装料筒顶板，连接所有管道；
[0017]S2：启动打印，设备的控制器接收到启动打印信号；
[0018]S3：控制器控制气压系统往两个料筒中输送负压，将两个料筒底板拆去，负压阻止料筒中材料向外流出；
[0019]S4：控制器控制打印平台下降一个打印层厚距离；
[0020]S5：控制器控制水平运动模块工作，带动刮刀移动至打印平台前停止；
[0021]S6：控制器控制气压系统向料筒内输送高压，驱动小推杆向下运动将料筒中的材料向下挤出至安装板表面；
[0022]S7：控制器控制水平运动模块工作，带动刮刀继续向前移动，将打印材料均匀铺覆在打印平台表面；
[0023]S8：控制器控制气压系统往步骤S6中料筒输送负压，阻止材料流出；
[0024]S9：控制器根据已输入的打印零件的切片信息控制激光或光学引擎光源输出能量光束对打印平台表面材料进行选择性照射；
[0025]S10：水平运动模块继续工作带动刮刀向前移动，将多余材料刮至排料口处并停止；
[0026]S11：判断步骤S6中料筒内材料是否不足；
[0027]Ⅰ、若步骤S6中料筒内材料不足：气压系统向与步骤S6料筒连接的储料筒中输送高压，推动大推杆下移，将储料筒中材料输送至料筒内；
[0028]Ⅱ、若步骤S6中料筒内材料充足：跳过此步骤；
[0029]S12：控制器控制打印平台下降一个打印层厚距离；
[0030]S13：控制器控制水平运动模块带动刮刀返回，运动至打印平台前；
[0031]S14：控制器控制气压系统向另一个料筒内输送高压，驱动小推杆向下运动将另一个料筒中的材料向下挤出至安装板表面；
[0032]S15：控制器控制水平运动模块工作，带动刮刀继续向前移动，将打印材料均匀铺覆在打印平台表面；
[0033]S16：控制器控制气压系统往步骤S14中的料筒输送负压，阻止材料流出；
[0034]S17：控制器根据已输入的打印零件的切片信息控制激光或光学引擎光源输出能量光束对打印平台表面材料进行选择性照射；
[0035]S18：刮刀运动模组继续工作带动供料刮刀移动，将多余材料刮至另一侧的排料口处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，其特征在于：包括供料刮刀模块、水平运动模块、打印平台、储料模块、回料模块、安装板和气压系统，水平运动模块安装在安装板上，安装板上设有圆孔，打印平台与圆孔滑移连接；安装板设有排料口，回料模块与排料口连接；供料刮刀模块包括刮刀和料筒，水平运动模块与刮刀连接用以带动刮刀在安装板的上方平移，料筒安装在刮刀，储料模块与料筒连接；料筒和储料模块均与气压系统连接。2.按照权利要求1所述的一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，其特征在于：供料刮刀模块还包括料筒底板、小推杆和料筒顶板，料筒的底部和顶部均设有开口，料筒底板与料筒底部的开口密封连接，料筒顶板与料筒顶部的开口密封连接；刮刀设有安装槽，料筒安装在安装槽，刮刀设有供料口，供料口对应料筒底部开口设置；料筒顶板设有气压管道和气压孔，小推杆与气压孔滑移连接，气压管道与气压系统连接；料筒的侧面设有进料口，进料口通过管道与储料模块连接。3.按照权利要求2所述的一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，其特征在于：料筒的数量为两个，安装槽的数量为两个，料筒底板、小推杆和料筒顶板的数量均为两个，两个料筒的底部开口分别与两个料筒底板密封连接，两个料筒的顶部开口分别与两个料筒顶板密封连接；两个料筒分别安装在两个安装槽，两个料筒的进料口均通过管道与储料模块连接；两个料筒顶板的气压通道均与气压系统连接。4.按照权利要求3所述的一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，其特征在于：储料模块包括两个供料单元，一个供料单元通过管道与一个料筒连接；供料单元包括储料筒、储料筒盖和大推杆，一个储料筒盖与储料筒顶部通过磁吸方式连接，储料筒盖的顶面设有圆孔和向外延伸的第一圆嘴管，第一圆嘴管通过软管接通气压系统，大推杆的杆部与圆孔滑移连接，储料筒在侧面设有向外延伸的第二圆嘴管，第二圆嘴管通过软管与进料口连接。5.按照权利要求1所述的一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，其特征在于：水平运动模块包括水平直线运动模组和运动转接板，水平直线运动模组安装在安装板上，运动转接板与水平直线运动模组连接，运动转接板与刮刀连接。6.按照权利要求5所述的一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，其特征在于：水平直线运动模组包括电机、联轴器、丝杆、滑块、丝杆支撑座和电机固定板，电机固定板和丝杆支撑座均安装在安装板上，电机安装在电机固定板，联轴器的一端与电机的输出轴连接，联轴器的另一端与丝杆连接，丝杆与丝杆支撑座转动连接，滑块与丝杆螺纹连接，滑块与运动转接板固定连接。7.按照权利要求1所述的一种基于供料刮刀的多材料铺覆系统，其特征在于：回料模块包括漏斗和回料箱，漏斗的数量为两个，排料口的数量为两个，两个排料口分别位于打印平台的两侧，两个漏斗分别与两个排料口连接，两个漏斗位于安装板的下方；回料箱的数量为两个，每个回料箱在顶面设有向外延伸的第三圆嘴管，两个第三圆嘴管分别与两个漏斗通过软管连接。8.按照权利要求1所述的一种基于供料...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋长辉，严仲伟，陈永琪，杨永强，钟泽阳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：