一种复合3D打印装置及其打印方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种复合3D打印装置及其打印方法，其中，包括打印平台、平移部件、挤出打印头、转移平台、旋转部件、升降部件和光机，打印平台上并排设置有第一打印槽和第二打印槽，并且，第一打印槽的底面和第二打印槽的底面均为透光性平面；平移部件与打印平台连接；挤出打印头和转移平台都设于打印平台上方，且旋转部件和升降部件均与转移平台连接；光机设置在打印平台下方，与转移平台相对设置。本发明专利技术通过在打印平台上分别独立地进行墨水直写和数字光处理两种打印方式，将两种打印方式结合，提高了打印的精度，对3D打印柔性电子以及软体机器人具有重大意义，便于实现机器人与器件的功能

【技术实现步骤摘要】
一种复合3D打印装置及其打印方法


[0001]本专利技术涉及3D打印
，特别是涉及一种复合3D打印装置及其打印方法。

技术介绍

[0002]现有的3D打印技术包括直接墨水书写(DIW)3D打印技术和数字光处理(DLP)3D打印技术两种，其中，DIW是通过在打印头内储存墨水(例如树脂、导电胶、弹性体、水凝胶等等)，并通过喷嘴将墨水挤压到打印平面上，随着喷嘴的移动在打印平面上沉积成特定的图案的打印技术。DLP是利用液态光敏聚合物在激光照射下固化的特征，将打印平面浸没在树脂液中，通过光机投影特定的图案直接固化成型模型的打印技术，这种打印方式速度快、精度高，可以打印形状复杂的结构。
[0003]随着3D打印技术的不断改进，多材料打印成为一个重要的研究方向。单独使用DIW进行多材料打印，需要使用多个打印头进行打印，而且只能沿打印路径一层层地打印，耗费时间长；单独使用DLP进行多材料打印，需要用到多个树脂槽，材料用量非常大，而且打印过程中打印平面上残留的树脂在不同种类的树脂槽中移动，造成污染问题，也不方便树脂材料回收。鉴于单独使用DIW或者DLP进行多材料打印的效果都不好，现有技术中已经有结合DIW和DLP的优势进行多材料打印的方法，例如发表在《AddictiveManufacturing》上，标题为“Integrating Digital Light Processing with Direct Ink Writing for Hybrid 3D Printing of Functional Structures and Devices”的论文中记载了一种紫外光自上而下投影的DLP打印系统与DIW打印系统结合进行多材料的方法。由此不难想到，将两种打印方式结合，可以应用于打印软体机器人，通过DLP打印机器人的柔性基底，然后在指定层通过DIW打印导电线路，可以实现驱动传感一体化机器人的一体化打印。
[0004]但是，现有的DIW和DLP各自具有一定的局限性。DIW打印系统可以沿着打印路径按需打印，不存在污染问题，但是打印模型的厚度通常受到喷嘴直径的限制，沉积过程中受到喷嘴移动路径的限制，成型速度较慢；DLP打印系统打印出模型后，打印平面和模型表面会残留树脂，容易造成污染问题。
[0005]因此，现有的将两种打印方式结合的方法打印的模型整体精度不够高，而且存在污染问题，不利于进行驱动传感一体化机器人的一体化打印，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合3D打印装置及其打印方法，旨在解决现有的将DIW与DLP结合的3D打印技术精度不足，存在污染，无法完成驱动传感一体化机器人的一体化打印的问题。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种复合3D打印装置，其中，包括打印平台、平移部件、挤出打印头、转移平台、旋转部件、升降部件和光机，所述打印平台上并排设置有第一打印槽和第二打印槽，并且，所
述第一打印槽的底面和所述第二打印槽的底面均为透光性平面；所述平移部件与所述打印平台连接，用于驱动所述打印平台水平移动；所述挤出打印头设于所述打印平台上方，用于在所述第一打印槽内进行直接墨水书写打印；所述转移平台设于所述打印平台上方；所述旋转部件与所述转移平台连接，用于驱动所述转移平台转动；所述升降部件与所述转移平台连接；所述光机设置在所述打印平台下方，所述光机与所述转移平台相对设置。
[0009]所述的复合3D打印装置，其中，所述挤出打印头包括壳体、设置在所述壳体内的挤出结构，以及设置在所述壳体上的出料喷嘴，所述壳体内中空，用于储存树脂；所述挤出结构用于将所述树脂从所述出料喷嘴挤出。
[0010]所述的复合3D打印装置，其中，所述复合3D打印装置包括XYZ轴控制结构，所述XYZ轴控制结构与所述挤出打印头连接，用于控制所述挤出打印头沿打印路径移动。
[0011]所述的复合3D打印装置，其中，所述挤出打印头设有多个；所述第二打印槽设有多个。
[0012]本申请还公开了一种复合3D打印方法，用于如上任一所述的复合3D打印装置；其中，包括如下步骤：
[0013]S100、通过三维建模软件设计多材料模型，将所述多材料模型划分成若干层，并将每一层中每种材料所属于的实体单独保存；
[0014]S200、根据材料和加工需要选择对应的挤出打印头，并选择对应的树脂材料倒入第二打印槽，规划所述挤出打印头的打印路径，生成光机的打印图片，并将同一层的所述打印路径和所述打印图片整合；
[0015]S300、基于所述打印路径和所述打印图片，通过所述挤出打印头在第一打印槽内进行直接墨水书写打印；通过光机照射所述第二打印槽，在转移平台上进行数字光处理打印；
[0016]S400、重复执行上述步骤S200和步骤S300，直至逐层打印出所述多材料模型。
[0017]所述的复合3D打印方法，其中，所述步骤S300具体包括：
[0018]S310、将挤出打印头移动至第一打印槽内；
[0019]S320、通过所述挤出打印头在第一打印槽内沿所述打印路径进行直接墨水书写打印，获得传感电路层；
[0020]S330、将所述挤出打印头从所述第一打印槽中移出，并通过平移部件带动所述打印平台移动，将所述第一打印槽移动至转移平台和所述光机之间，通过升降部件驱动所述转移平台下降至与所述传感电路层接触；通过光机将所述传感电路层转移至所述转移平台上；
[0021]S340、通过升降部件带动所述打印平台从所述第一打印槽中移出，并通过平移部件带动所述打印平台移动，将所述第二打印槽移动至转移平台和所述光机之间；
[0022]S350、通过升降部件驱动所述转移平台下降至树脂液面以下，通过光机进行数字光处理打印，获得柔性基底层；
[0023]S360、通过旋转部件带动所述转移平台离心旋转去除所述转移平台和模型上残余的树脂。
[0024]所述的复合3D打印方法，其中，所述步骤S360具体包括：
[0025]S361、所述升降部件带动所述转移平台上升，直至与所述第二打印槽内的树脂脱
离；
[0026]S362、启动旋转部件带动所述转移平台旋转，去除所述转移平台和模型上残余的树脂，并回复到旋转前的位置。
[0027]所述的复合3D打印方法，其中，所述步骤S361具体包括：所述升降部件带动所述转移平台上升至高于所述第二打印槽内的树脂液面，并低于所述第二打印槽的开口的位置。
[0028]本申请还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一所述的复合3D打印方法的步骤。
[0029]本申请还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理执行时实现如上任一所述的复合3D打印方法的步骤。
[0030]与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合3D打印装置，其特征在于，包括：打印平台，所述打印平台上并排设置有第一打印槽和第二打印槽，并且，所述第一打印槽的底面和所述第二打印槽的底面均为透光性平面；平移部件，与所述打印平台连接，用于驱动所述打印平台水平移动；挤出打印头，设于所述打印平台上方，用于在所述第一打印槽内进行直接墨水书写打印；转移平台，设于所述打印平台上方；旋转部件，与所述转移平台连接，用于驱动所述转移平台转动；升降部件，与所述转移平台连接；光机，设置在所述打印平台下方，所述光机与所述转移平台相对设置。2.根据权利要求1所述的复合3D打印装置，其特征在于，所述挤出打印头包括壳体、设置在所述壳体内的挤出结构，以及设置在所述壳体上的出料喷嘴，所述壳体内中空，用于储存树脂；所述挤出结构用于将所述树脂从所述出料喷嘴挤出。3.根据权利要求2所述的复合3D打印装置，其特征在于，所述复合3D打印装置包括XYZ轴控制结构，所述XYZ轴控制结构与所述挤出打印头连接，用于控制所述挤出打印头沿打印路径移动。4.根据权利要求1至3任意一项所述的复合3D打印装置，其特征在于，所述挤出打印头设有多个；所述第二打印槽设有多个。5.一种复合3D打印方法，用于如权利要求1至4任意一项所述的复合3D打印装置；其特征在于，包括如下步骤：S100、通过三维建模软件设计多材料模型，将所述多材料模型划分成若干层，并将每一层中每种材料所属于的实体单独保存；S200、根据材料和加工需要选择对应的挤出打印头，并选择对应的树脂材料倒入第二打印槽，规划所述挤出打印头的打印路径，生成光机的打印图片，并将同一层的所述打印路径和所述打印图片整合；S300、基于所述打印路径和所述打印图片，通过所述挤出打印头在第一打印槽内进行直接墨水书写打印；通过光机照射所述第二打印槽，在转移平台上进行数字光处理打印；S400、重复执行上述步骤S200和步骤S300，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛锜，程健翔，尹翰林，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：