本发明专利技术公开了一种实时调控材料比例的多材料打印装置，涉及3D打印设备领域，包括支撑框架、竖直移动部件、水平移动部件、打印基板和多材料喷头部件，竖直移动部件固定在支撑框架上，并驱动打印基板竖向移动，水平移动部件固定在支撑框架上，并驱动多材料喷头部件在水平面内进行二维移动，多材料喷头部件设置在打印基板的上方，多材料喷头部件包括搅拌壳、搅拌电机、搅拌件、多个储料筒和多个控料推杆，搅拌电机固定在搅拌壳的顶端并驱动搅拌件在搅拌壳内转动，搅拌壳的底端设置有挤出嘴，储料筒设置在搅拌壳的顶端并和搅拌壳的内部连通，储料筒由控料推杆进行推料，本发明专利技术能实现打印的原材料种类多样化，对材料的包容性高。对材料的包容性高。对材料的包容性高。
【技术实现步骤摘要】
一种实时调控材料比例的多材料打印装置
[0001]本专利技术涉及3D打印设备领域，特别涉及一种实时调控材料比例的多材料打印装置。
技术介绍
[0002]近二十年来，区别于传统的减材制造方式的3D打印技术快速发展，人们都在期待着未来能够实现“万物皆可打印”的想法。相比于传统的制造方式，3D打印技术目前可以高精度打印许多复杂的单一材料结构样件，减少做模具的成本以及后期机械加工的成本。而且3D打印技术适用于个性化定制产品，这与社会的个性化潮流是一致的。然而，如果想要实现“万物皆可打印”的梦想，仅仅靠单一材料的产品制备是无法实现的，所以研究人员们也都在考虑如何实现将多种材料一体打印，其中复合材料的打印成为了当前领域研究的热点。
[0003]复合材料是一类新型的高性能结构材料，可用于能量吸收、减震缓冲、绝缘等领域。随着近些年来制造技术的发展，越来越多材料的复合设计被尝试、创新，希望能够通过多种材料的复合得到更多的优异性能。复合材料是一种混合物，按照其结构特点可分为纤维增强复合材料、夹心复合材料、细粒复合材料以及混杂复合材料等。复合材料在航空航天、汽车工业、化工、纺织、机械制造以及医学领域都有着非常多的应用。当前许多研究也都在围绕复合材料的成分设计开展。
[0004]然而不同的基体材料的成型方式也不相同，传统的制备方式可以针对不同的材料进行不同的工艺设计，例如有模压成型、固相沉积法、液相沉积法等等， 这些方式无法轻松便捷地实现对多种材料的任意组合及成分变化。因此一种更为便捷的多材料产品的制备方式就变得十分必要。<br/>[0005]直写成型(Direct ink writing, DIW）技术通过层叠方式注浆成型，快速制备三维复杂结构，不仅设备成本低，材料利用率高，操作简单、能量要求低。而且现有DIW打印原材料种类多样化，如金属、无机非金属、高分子聚合物、混凝土、甚至是活体细胞等。可实现多材料、多色制件以及功能梯度材料的直接制造技术。当前主流的多材料DIW打印设备多是采用多喷头式打印，一种喷头内存有一种打印浆料，只能实现层与层之间的多材料打印。而当前一些复合材料的研究中需要探究材料成分的变化情况对材料性能的影响，或颜色的逐渐过渡，这种层与层的多材料打印无法实现这种功能，或过度生硬。
[0006]因此设计一种实时调控材料比例的多材料打印装置是贴合实际需要。
技术实现思路
[0007]为了解决现有技术中多材料3D打印多为多喷头转换打印方式，只能一层是一种材料，层状叠加的方式进行材料复合，不能实现材料混合打印并且随时控制混合材料的比例的问题。本专利技术提供一种实时调控材料比例的多材料打印装置。
[0008]一种实时调控材料比例的多材料打印装置，包括支撑框架、竖直移动部件、水平移
动部件、打印基板和多材料喷头部件，竖直移动部件固定在支撑框架上，并驱动打印基板竖向移动；水平移动部件固定在支撑框架上，并驱动多材料喷头部件在水平面内进行二维移动；多材料喷头部件设置在打印基板的上方，多材料喷头部件包括搅拌壳、搅拌电机、搅拌件、多个储料筒、多个控料推杆；搅拌电机固定在搅拌壳的顶端并驱动搅拌件在搅拌壳内转动，搅拌壳的底端设置有挤出嘴；储料筒设置在搅拌壳的顶端并和搅拌壳的内部连通，储料筒由控料推杆进行推料；紫外光灯固定在支撑框架1上，紫外光灯的照射位置对应挤出嘴挤出打印浆料的区域，用于及时固化挤出的打印浆料。
[0009]优选的，竖直移动部件包括竖直电机、底座、两个螺母滑块、两个丝杆、多个竖直光轴导杆、竖直同步带、两个张紧滑轮、两个竖直同步带轮、四个菱形滑块和多个连接座；两个丝杆对称布置在底座的两端，丝杆的两端均通过连接座与支撑框架转动连接，螺纹连接在丝杆上的螺母滑块与底座固定连接，底座上固定有打印基板，支撑框架四角处还设有竖直光轴导杆，竖直光轴导杆的两端均通过连接座与支撑框架固定连接，每个竖直光轴导杆上均滑动连接有一个菱形滑块，每个菱形滑块分别与底座的四角处固定连接；两个竖直同步带轮关于竖直电机对称布置，竖直同步带轮同轴固定连接丝杆，两个张紧滑轮对称设置在竖直电机两侧，张紧滑轮转动连接在支撑框架上，竖直电机的定子与支撑框架固定连接，竖直电机的转轴通过竖直同步带与张紧滑轮和竖直同步带轮套接。
[0010]优选的，水平移动部件包括第二水平电机、四个第一同步带轮、两个第一同步带、两个第一水平光轴导杆、第一水平电机、两个第一滑杆、两个在X方向移动的第一滑块、一个在Y方向移动的第二滑块、两个第二同步带轮、第二同步带和第二滑杆；四个第一同步带轮分布在支撑框架上部位置的四角处并与支撑框架转动连接，两个第一同步带分别与X方向设置的两个第一同步带轮连接，每个第一同步带的长度方向沿X方向设置，两个第一水平光轴导杆沿Y方向设置，每个第一水平光轴导杆的两端分别固定连接位于X方向同侧的第一同步带轮，第一水平电机的定子固定连接在支撑框架上且第一水平电机的转轴与其中一个第一水平光轴导杆固定连接，第一水平电机的转轴通过驱动第一水平光轴导杆转动和第一同步带轮转动实现驱动第一同步带运动；支撑框架上固定有两个沿X方向布置的第一滑杆，第一滑块与第一滑杆滑动连接，且第一滑块与第一同步带的底端固定连接；两个第一滑块之间固定有沿Y方向布置的第二滑杆，第二滑块滑动连接在第二滑杆上，两个第二同步带轮分别转动连接在两个第一滑块底部，两个第二同步带轮之间套接有第二同步带，第二同步带的顶端与第二滑块固定连接，第二同步带的长度方向沿Y方向布置，第二水平电机的定子与其中一个第一滑块固定连接，第二水平电机的转轴能驱动其中一个第二同步带轮转动，通过第二同步带轮转动带动第二同步带运动进而带动第二滑块移动。
[0011]优选的，第一滑块的顶端固定有皮带座，皮带座穿过第一同步带且皮带座和第一
同步带通过螺栓固定连接，第一同步带运动带动第一滑块沿X方向运动。
[0012]优选的，第二滑块的底端固定有皮带座，皮带座穿过第二同步带且皮带座和第二同步带通过螺栓固定连接，第二水平电机驱动其中一个第二同步带轮转动从而带动第二滑块运动，多材料喷头部件固定在第二滑块上。
[0013]优选的，打印基板被四个定位角铝固定在底座上，定位角铝与打印基板固定连接，四个定位角铝提供了四个包围打印基板的竖直面以进行定位与调平。
[0014]优选的，搅拌壳的内部从顶端到底端分为漏斗状的搅拌区和圆柱状的螺杆区，搅拌壳的底端穿设过第二滑块；搅拌件包括搅拌轴、均匀固定在搅拌轴上的搅拌叶轮和搅拌螺杆；搅拌叶轮在搅拌区内转动，搅拌螺杆在螺杆区内转动。
[0015]优选的，沿着搅拌轴从顶端到底端的方向，搅拌叶轮在搅拌轴的径向上长度逐渐变小。
[0016]优选的，还包括控制模块，控制模块单独控制每个控料推杆的运动。
[0017]优选的，支撑框架中部固定连接有限位件，限位件设置在底座与多材料喷头部件的挤出嘴之间。
[0018]本专利技术能够取得以下技术效果：该装置可实现打印的原材料种类多样化，对材料的包容性高，尤其针对多材料混合打印的打印工作，解决了目前多喷头打印方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实时调控材料比例的多材料打印装置，其特征在于：包括支撑框架（1）、竖直移动部件、水平移动部件、打印基板（4）和多材料喷头部件，竖直移动部件固定在支撑框架（1）上，并驱动打印基板（4）竖向移动；水平移动部件固定在支撑框架（1）上，并驱动多材料喷头部件在水平面内进行二维移动；多材料喷头部件设置在打印基板（4）的上方，多材料喷头部件包括搅拌壳（51）、搅拌电机（52）、搅拌件、多个储料筒（54）和多个控料推杆（55）；搅拌电机（52）固定在搅拌壳（51）的顶端并驱动搅拌件在搅拌壳（51）内转动，搅拌壳（51）的底端设置有挤出嘴；储料筒（54）设置在搅拌壳（51）的顶端并和搅拌壳（51）的内部连通，储料筒（54）由控料推杆（55）进行推料；紫外光灯固定在支撑框架（1）上，紫外光灯的照射位置对应挤出嘴挤出打印浆料的区域，用于及时固化挤出的打印浆料。2.根据权利要求1所述的一种实时调控材料比例的多材料打印装置，其特征在于：竖直移动部件包括竖直电机（20）、底座（21）、两个螺母滑块（22）、两个丝杆（23）、多个竖直光轴导杆（24）、竖直同步带（25）、两个张紧滑轮（26）、两个竖直同步带轮（27）、四个菱形滑块（28）和多个连接座（29）；两个丝杆（23）对称布置在底座（21）的两端，丝杆（23）的两端均通过连接座（29）与支撑框架（1）转动连接，螺纹连接在丝杆（23）上的螺母滑块（22）与底座（21）固定连接，底座（21）上固定有打印基板（4），支撑框架（1）四角处还设有竖直光轴导杆（24），竖直光轴导杆（24）的两端均通过连接座（29）与支撑框架（1）固定连接，每个竖直光轴导杆（24）上均滑动连接有一个菱形滑块（28），每个菱形滑块（28）分别与底座（21）的四角处固定连接；两个竖直同步带轮（27）关于竖直电机（20）对称布置，竖直同步带轮（27）同轴固定连接丝杆（23），两个张紧滑轮（26）对称设置在竖直电机（20）两侧，张紧滑轮（26）转动连接在支撑框架（1）上，竖直电机（20）的定子与支撑框架（1）固定连接，竖直电机（20）的转轴通过竖直同步带（25）与张紧滑轮（26）和竖直同步带轮（27）套接。3.根据权利要求2所述的一种实时调控材料比例的多材料打印装置，其特征在于：水平移动部件包括第二水平电机（30）、四个第一同步带轮（31）、两个第一同步带（32）、两个第一水平光轴导杆（33）、第一水平电机（34）、两个第一滑杆（35）、两个在X方向移动的第一滑块（36）、一个在Y方向移动的第二滑块（37）、两个第二同步带轮（38）、第二同步带（39）和第二滑杆（40）；四个第一同步带轮（31）分布在支撑框架（1）上部位置的四角处并与支撑框架（1）转动连接，两个第一同步带（32）分别与X方向设置的两个第一同步带轮（31）连接，每个第一同步带（32）的长度方向沿X方向设置，两个第一水平光轴导杆（33）沿Y方向设置，每个第一水平光轴导杆（33）的两端分别固定连接位于X方向同侧的第一同步带轮（31），第一水平电机（34）的定...
【专利技术属性】
技术研发人员：于征磊，信仁龙，张照辉，李建勇，陈立新，池豪杰，赵广超，朱可意，张志辉，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。