一种组分径向梯度渐变的回转体打印机及方法技术

本发明专利技术公开了一种组分径向梯度渐变的回转体打印机及方法，属于3D打印技术领域，包括可沿Y轴和Z轴移动的供料系统，供料系统下方设置可沿X轴移动的回转轴；所述供料系统包括多个并列设置的储料管，储料管底部均通过多通与静态混合管连接，在静态混合管内将由储料管提供的打印材料进行混合挤出至回转轴进行打印。供的打印材料进行混合挤出至回转轴进行打印。供的打印材料进行混合挤出至回转轴进行打印。

【技术实现步骤摘要】
一种组分径向梯度渐变的回转体打印机及方法


[0001]本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种组分径向梯度渐变的回转体打印机及方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]直写式3D打印(DW)是一种通过计算机程序设定，将打印材料通过挤出头挤出后，在打印平面沉积，最后进行固化的3D打印技术，近年来，由于其打印方式灵活、打印精度高，被许多研究者采用。
[0004]目前使用DIW技术的打印机绝大多数采用X
‑
Y
‑
Z三轴式的运动方式，主控制板将处理后的3D模型的文件转换成X轴、Y轴和Z轴的电机数据，交给控制电路进行控制X
‑
Y平面移动、Z轴的垂直移动，由于这种运动方法打印头只能进行直线的插补指令，在打印回转体时精度较差。
[0005]随着针对复合材料研究的日益深化，复合材料的优点日益深入人心，其可以将不同材料的优点组合在一起，为不同零件的结构和功能设计增加了灵活性和可行性。然而，不同材料之间性能的差异为材料层间的结合带来困难，目前对复合材料融合打印时层间无法很好的结合，因此，需要一种更好的制备复合材料的方式。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种组分径向梯度渐变的回转体打印机及方法，该打印机将3D打印应用于制备具有不同材料的回转体中，在提升了回转体零件的打印精度的同时，可以实现不同材料在回转体零件的径向方向上的组分梯度变化，一体化的打印技术弥补了常规复合材料中层间强度较差的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种组分径向梯度渐变的回转体打印机，包括可沿Y轴和Z轴移动的供料系统，供料系统下方设置可沿X轴移动的回转轴；所述供料系统包括多个并列设置的储料管，储料管底部均通过多通与静态混合管连接，在静态混合管内将由储料管提供的打印材料进行混合挤出至回转轴进行打印。
[0009]作为进一步的技术方案，所述储料管内设置活塞，活塞固定于步进电机推杆底部，步进电机推杆可带动活塞在储料管内移动以将打印材料挤出。
[0010]作为进一步的技术方案，所述储料管竖向设置，储料管通过固定器固定于挤出头面板。
[0011]作为进一步的技术方案，所述回转轴固定于回转架，回转架与X轴运动台固定连接，以带动回转轴沿X轴水平移动。
[0012]作为进一步的技术方案，所述回转轴与电机连接，电机固定于回转架，X轴运动台设置于供料系统下方。
[0013]作为进一步的技术方案，所述供料系统与Z轴运动台固定连接，以带动供料系统沿Z轴上下移动。
[0014]作为进一步的技术方案，所述Z轴运动台与Y轴运动台连接，Y轴运动台经由Z轴运动台带动供料系统沿Y轴水平移动。
[0015]第二方面，本专利技术还提供了一种如上所述的组分径向梯度渐变的回转体打印机的工作方法，包括以下步骤：
[0016]回转轴沿X轴移动至供料系统静态混合管正下方，供料系统沿Y轴和Z轴移动至打印起点；
[0017]多个储料管中的打印材料以不同的推料速度进入静态混合管中，在静态混合管中混合均匀后挤出沉积到回转轴上；
[0018]在打印过程中，多个储料管的推料速度按设定规律变化，实现回转轴在径向方向上的多种材料组分的梯度变化。
[0019]作为进一步的技术方案，打印过程中，回转轴进行匀速转动，供料系统开始供料，材料由静态混合管的出口挤出，同时，供料系统沿Y轴移动，与回转轴的转动配合实现材料在回转轴上以螺旋线的形式开始沉积，完成一层打印。
[0020]作为进一步的技术方案，一层打印结束后，供料系统沿Z轴上升一层的距离，供料系统继续沿Y轴移动，打印下一层，以此循环，层层堆叠，直至打印结束。
[0021]上述本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术的打印机，整体分为变比例的供料系统与带回转机构的运动系统，基于两个系统的联动可以打印组分在径向上的梯度渐变的回转体，实现了通过挤出式的3D打印来制备不同材料在回转体零件的径向方向实现梯度渐变，为复合材料在回转体零件中的应用提供了更高效的途径。
[0023]本专利技术的打印机，通过改变供料系统各储料管的推料速度，控制不同材料的挤出量，可以实现材料组分的变比例挤出；与传统XYZ轴式的打印机运动方式不同，该打印机通过回转轴的旋转，可以实现回转轴在不同直径的打印材料的层层堆叠，同时通过供料系统实现两种材料变比例的挤出，可以实现回转零件不同直径上材料的比例变化，从而制备出组分径向梯度渐变的回转体零件；还可有效提高回转体零件打印的精度。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术组分径向梯度渐变的回转体打印机整体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术供料系统结构示意图；
[0027]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
[0028]其中，1供料系统，2电机，3回转轴，4X轴运动台，5Y轴运动台，6Z轴运动台，7回转架；1
‑
1步进电机推杆，1
‑
2活塞，1
‑
3储料管，1
‑
4三通，1
‑
5静态混合管，1
‑
6固定器，1
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7挤出头面板，1
‑
8步进电机推杆。
具体实施方式
[0029]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0030]本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1
‑
图2所示，提出一种组分径向梯度渐变的回转体打印机，主要分为供料系统1和运动系统两大部分；其中，供料系统包括步进电机推杆、储料管、三通、静态混合管、挤出头面板等组成，运动系统包括X轴运动台、Y轴运动台、Z轴运动台以及电机和回转轴等。
[0031]其中，供料系统1中，设置两个并列的储料管1
‑
3，储料管1
‑
3竖向设置，储料管1
‑
3通过固定器1
‑
6固定于挤出头面板1
‑
7，两储料管1
‑
3底部均通过三通1
‑
4与静态混合管1
‑
5连接，在静态混合管内将由两储料管提供的打印材料进行混合挤出。
[0032]每一储料管1
‑
3均与一步进电机推杆配合，步进电机推杆底部设置活塞1
‑
2，步进电机推杆可带动活塞1
‑
2在储料管1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组分径向梯度渐变的回转体打印机，其特征是，包括可沿Y轴和Z轴移动的供料系统，供料系统下方设置可沿X轴移动的回转轴；所述供料系统包括多个并列设置的储料管，储料管底部均通过多通与静态混合管连接，在静态混合管内将由储料管提供的打印材料进行混合挤出至回转轴进行打印。2.如权利要求1所述的组分径向梯度渐变的回转体打印机，其特征是，所述储料管内设置活塞，活塞固定于步进电机推杆底部，步进电机推杆可带动活塞在储料管内移动以将打印材料挤出。3.如权利要求1所述的组分径向梯度渐变的回转体打印机，其特征是，所述储料管竖向设置，储料管通过固定器固定于挤出头面板。4.如权利要求1所述的组分径向梯度渐变的回转体打印机，其特征是，所述回转轴固定于回转架，回转架与X轴运动台固定连接，以带动回转轴沿X轴水平移动。5.如权利要求4所述的组分径向梯度渐变的回转体打印机，其特征是，所述回转轴与电机连接，电机固定于回转架，X轴运动台设置于供料系统下方。6.如权利要求1所述的组分径向梯度渐变的回转体打印机，其特征是，所述供料系统与Z轴运动台固定连接，以带动供料系统沿Z轴上下...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜兆亮，徐静，钟宏昊，郭伟伟，李秀忠，郭云龙，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：