一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备，包括：DLP光机模块、供料铺料子系统、打印平台子系统、微加工和多材料成型子系统和原位测量子系统；打印平台子系统的上方，并且位于光固化成型区，设置供料铺料子系统；光固化成型区的上方，固定安装DLP光机模块；打印平台子系统的上方，并且位于微加工和多材料成型区，设置微加工和多材料成型子系统和原位测量子系统。本实用新型专利技术提供一种将光固化工艺、激光制造工艺和喷墨/挤出工艺相结合的新型复合制造设备，解决空间环境打印过程中多工艺混合制造功能器件的打印问题，实现微重力环境下复杂功能器件的高精度在轨制造，最终满足在轨应用的需求。最终满足在轨应用的需求。最终满足在轨应用的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备


[0001]本技术属于太空制造
，具体涉及一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备。

技术介绍

[0002]随着人类太空探索的脚步逐渐迈向深空，为了应对长期在轨生存的挑战，在轨原位制造、原位补给与资源原位利用技术将起到至关重要的作用。各国航天领域研究人员开始关注空间制造技术的在轨应用，并初步提出了以增材制造为主的空间制造技术。该技术能够以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式构造三维结构，具有节省材料、成型精度高、速度快等优点。目前，熔融沉积与立体光刻成型工艺已经通过在轨验证，并且能够成功地用于高分子、陶瓷和生物组织等在轨制造。然而，未来日益多样化的空间探索任务不仅仅满足于简单零件的在轨制造，根据特定应用场景直接成型功能器件将成为太空制造技术的重要发展方向之一。
[0003]功能器件指除了具有固定结构形式以外，还能够满足特定功能化应用需求的器件，根据其应用场景不同，功能器件可以分为能够产生驱动力的致动器、能够感知自身变化或外界环境变化的传感器、能够提供能量的供能器与能够储存能量的储能器等。功能器件的增材制造制备与传统增材制造零件的表观区别在于成型材料的数量与种类，例如空间电路的制备需要绝缘材料与导体材料的一体成型，气体传感器的制备需要绝缘材料、敏感材料与电极材料的一体成型，这是单一材料增材制造无法实现的。因此，多材料成型工艺、界面相互作用机理与成型性能调控相关问题是功能器件空间制造技术所面对的挑战。空间的微重力特性与严峻的空间环境，为空间制造功能器件提出了更高要求。对于制造工艺，在不影响空间舱内环境的同时，需要满足多材料成型的需求并保证界面的良好结合；对于材料体系则需要具备更低的真空放气率、更高的综合性能与更好的空间环境适应性。
[0004]现阶段功能器件的增材制造制备存在以下问题：地面传统的功能器件的制造工艺流程复杂，需要用到的设备很多，且无法满足在轨资源包络的需求。基于以上要求，亟待一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备及其方法，解决空间环境下多工艺复合的问题，完成在轨的制造功能器件的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷，本技术提供一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备，可有效解决上述问题。
[0006]本技术采用的技术方案如下：
[0007]本技术提供一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备，包括：DLP光机模块(1)、供料铺料子系统(2)、打印平台子系统(3)、微加工和多材料成型子系统(4)和原位测量子系统(5)；
[0008]复合成型区域沿X方向划分为光固化成型区以及微加工和多材料成型区；所述光
固化成型区设置于左侧，所述微加工和多材料成型区设置于右侧；
[0009]所述打印平台子系统(3)包括打印平台(3.1)、打印平台X向移动机构(3.2)和打印平台Z向移动机构；所述打印平台X向移动机构(3.2)，用于驱动所述打印平台(3.1)沿X方向移动，实现移动到所述光固化成型区或所述微加工和多材料成型区；所述打印平台Z向移动机构，用于驱动所述打印平台(3.1)沿Z方向移动；
[0010]所述打印平台子系统(3)的上方，并且位于所述光固化成型区，设置所述供料铺料子系统(2)；所述光固化成型区的上方，固定安装所述DLP光机模块(1)；
[0011]所述打印平台子系统(3)的上方，并且位于所述微加工和多材料成型区，设置所述微加工和多材料成型子系统(4)和所述原位测量子系统(5)；其中，所述微加工和多材料成型子系统(4)包括复合打印X向移动机构(4.1)、脉冲式激光器(4.2)、脉冲喷墨打印头(4.3)和直写式挤出头(4.4)；所述脉冲式激光器(4.2)、所述脉冲喷墨打印头(4.3)和所述直写式挤出头(4.4)，沿X向设置，并均与所述复合打印X向移动机构(4.1)连接；所述原位测量子系统(5)，与所述复合打印X向移动机构(4.1)连接。
[0012]优选的，所述DLP光机模块(1)的紫外光投射方向垂直向下。
[0013]优选的，所述打印平台X向移动机构(3.2)包括打印平台用连接件(3.2.1)、打印平台用传送带(3.2.2)、打印平台用导轨(3.2.3)和打印平台用电机(3.2.4)；
[0014]所述打印平台(3.1)的底部与所述打印平台用导轨(3.2.3)滑动连接；所述打印平台(3.1)通过所述打印平台用连接件(3.2.1)与所述打印平台用传送带(3.2.2)固定连接；所述打印平台用电机(3.2.4)与所述打印平台用传送带(3.2.2)连接，用于驱动所述打印平台用传送带(3.2.2)沿X方向运动。
[0015]优选的，所述供料铺料子系统(2)包括供料机构(2.1)、刮刀(2.2)、刮刀X向导轨(2.3)、刮刀X向传送带(2.4)和刮刀驱动电机(2.5)；
[0016]所述刮刀(2.2)的底部与所述刮刀X向导轨(2.3)滑动连接；所述刮刀(2.2)通过所述刮刀X向传送带(2.4)与所述刮刀驱动电机(2.5)连接；所述供料机构(2.1)垂直设置，所述供料机构(2.1)的供料口垂直向上，并位于所述刮刀(2.2)的下面。
[0017]优选的，所述复合打印X向移动机构(4.1)包括多打印头用X向导轨(4.1.1)、多打印头控制电机(4.1.2)和多打印头X向传动机构(4.1.3)；
[0018]所述多打印头控制电机(4.1.2)用于驱动所述多打印头X向传动机构(4.1.3)沿X向移动；所述脉冲式激光器(4.2)、所述脉冲喷墨打印头(4.3)和所述直写式挤出头(4.4)均与所述多打印头X向传动机构(4.1.3)连接固定；所述脉冲式激光器(4.2)、所述脉冲喷墨打印头(4.3)和所述直写式挤出头(4.4)均与所述多打印头用X向导轨(4.1.1)滑动连接。
[0019]本技术提供的一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备具有以下优点：
[0020]本技术提供一种将光固化工艺、激光制造工艺和喷墨/挤出工艺相结合的新型复合制造设备，解决空间环境打印过程中多工艺混合制造功能器件的打印问题，实现微重力环境下复杂功能器件的高精度在轨制造，最终满足在轨应用的需求。
附图说明
[0021]图1为本技术提供的面向太空环境下打印功能器件的复合制造方法的流程示
意图；
[0022]图2为本技术提供的面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备的结构示意图。
具体实施方式
[0023]为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0024]本技术提供一种将光固化工艺、激光制造工艺和喷墨/挤出工艺相结合的新型复合制造设备及其打印方法，解决空间环境打印过程中多工艺混合制造功能器件的打印问题，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备，其特征在于，包括：DLP光机模块(1)、供料铺料子系统(2)、打印平台子系统(3)、微加工和多材料成型子系统(4)和原位测量子系统(5)；复合成型区域沿X方向划分为光固化成型区以及微加工和多材料成型区；所述光固化成型区设置于左侧，所述微加工和多材料成型区设置于右侧；所述打印平台子系统(3)包括打印平台(3.1)、打印平台X向移动机构(3.2)和打印平台Z向移动机构；所述打印平台X向移动机构(3.2)，用于驱动所述打印平台(3.1)沿X方向移动，实现移动到所述光固化成型区或所述微加工和多材料成型区；所述打印平台Z向移动机构，用于驱动所述打印平台(3.1)沿Z方向移动；所述打印平台子系统(3)的上方，并且位于所述光固化成型区，设置所述供料铺料子系统(2)；所述光固化成型区的上方，固定安装所述DLP光机模块(1)；所述打印平台子系统(3)的上方，并且位于所述微加工和多材料成型区，设置所述微加工和多材料成型子系统(4)和所述原位测量子系统(5)；其中，所述微加工和多材料成型子系统(4)包括复合打印X向移动机构(4.1)、脉冲式激光器(4.2)、脉冲喷墨打印头(4.3)和直写式挤出头(4.4)；所述脉冲式激光器(4.2)、所述脉冲喷墨打印头(4.3)和所述直写式挤出头(4.4)，沿X向设置，并均与所述复合打印X向移动机构(4.1)连接；所述原位测量子系统(5)，与所述复合打印X向移动机构(4.1)连接。2.根据权利要求1所述的面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备，其特征在于，所述DLP光机模块(1)的紫外光投射方向垂直向下。3.根据权利要求1所述的面向太空环境下打印功能器件的复合制造设备，其特征在于，所述打印平台X向移动机构(3....

【专利技术属性】
技术研发人员：王功，刘亦飞，张可鑫，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：新型
国别省市：