【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，具体为一种增材制造系统以及成型工艺。
技术介绍
1、增材制造(additive manufacturing)是一种通过逐层添加材料来制造物体的制造方法，也常被称为3d打印。与传统的减法制造(如铣削、切割、切削)不同，增材制造是在计算机辅助设计(cad)的指导下，将材料一层层地添加在一起来形成所需的物体。在增材制造过程中，首先通过cad软件或3d扫描仪创建或获取物体的3d模型，然后使用增材制造设备，如3d打印机，根据3d模型逐层添加材料。常见的增材制造技术包括熔融沉积成型(如熔融沉积建模、选择性激光熔化)、粉末床融合(如选择性激光烧结、电子束熔化)、光固化(如光固化树脂)等。增材制造技术有许多优势，包括可以制造复杂形状的物体，减少材料浪费，缩短制造周期，灵活性高，可实现个性化定制等。增材制造技术在许多领域得到广泛应用，包括航空航天、汽车制造、医疗领域、消费品制造等。
2、其中熔融沉积快速成型技术(fused deposition modeling，简称fdm)是一种常见的增材制造技术。fdm技术通过一种叫做挤出的过程实现。在打印过程中，挤出机将成型材料加热至熔化状态，然后通过喷嘴挤出一小段熔化材料。喷嘴受控制地在打印平台上移动，将熔化的材料逐层沉积成所需的物体形状。在每一层完成后，熔化的材料迅速冷却固化，与前一层的材料粘合在一起。fdm技术相对简单且易于使用，而且其价格相对较低，目前在快速原型制作、教育、消费品制造等领域获得广泛应用。
3、在fdm技术中，成型材料是以熔化状态通过喷嘴
4、另外在一些特定应用场合，如特殊形状加工(如小型无人机叶片)、艺术品加工、教育研究等需要实现打印产品厚度在小范围内呈现均匀变化，目前通过在厚度方向上的横向堆叠无法实现小尺寸的变化，而且形貌精度较差。
5、另外由于成型设备的出料头同控制系统间一般具有一定的延迟性，而且从喷嘴中挤出的熔化状态的成型材料是柔性的，因此在成型过程中由于喷料、成型头运动之间的匹配问题容易出现起点、终点、弯折区域尺寸、形状精确性差等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种增材制造系统以及成型工艺，以解决现有技术中存在的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种增材制造系统，包括成型头组件、成型台组件、运动组件、控制组件、供料组件，所述成型头组件包括有喷头单元、挤压单元，所述挤压单元包括连接座、挤压头，所述挤压头固定在连接座上，所述连接座固定连接到成型头组件上；所述挤压头包括有致动结构、挤压板，所述致动结构固定在连接座底部，所述挤压板固定在所述致动结构下方，所述致动结构通过电线电连接到控制组件。
3、优选地，所述致动结构为压电致动结构。
4、优选地，所述喷头单元包括供丝部、熔融部、喷头部；所述熔融部包括有外壳、加热圈、中央料管，所述加热圈环绕在中央料管外侧，其供电线路同设置在外壳上的供电触点连接，所述外壳可拆卸的固定到供丝部下方，所述供丝部下方相应位置设置有供电触点。
5、本专利技术还公开一种增材制造系统的成型方法，包括如下步骤：s1、调平，在成型台组件的成型台不同位置，运动组件带动挤压单元向下运动直至挤压单元接触到成型台表面并记录该位置向下运动距离，确定成型台平整及倾斜情况，如在预设范围内，确定补偿量，进行后续成型作业；如果倾斜角度超过预设范围，停止打印并发出调平指示；s2、控制组件控制运动组件、成型头组件动作进行成型作业，喷头单元挤出熔融的成型材料，挤压单元的挤压板进行上下往复运动对于成型的产品层进行挤压。
6、优选地，步骤s1中运动组件带动挤压单元向下运动的位置为成型台中心和若干相对于成型台中心对称分布的位置；成型台平整及倾斜判断过程如下：根据各位置挤压单元接触到成型台表面时向下运动距离，以中心为零点，确定周围各位置同中心的高差；将同中心位于同一直线上两周围位置的高度差求和，如果等于0或小于预设值，确定成型台平整度在预设范围，如大于预设值，停止打印并发出报警指示，提示成型台平整度较差，需要进行更换或维护；如成型台平整度在预设范围内，选取成型台x、y方向上同中心位于同一直线上两周围位置，计算其高度差，如高度差小于预设值，确定成型台倾斜度在预设范围，如大于预设值，停止打印并发出报警指示，提示成型台需要进行调平。
7、优选地，步骤s1中补偿量具体确定方法如下：将两个相邻角部位置同中心的连线形成的三角形区域视为一个补偿单元，根据三个端点的位置数据可以获得该三角形中任一点同中心点的高度差，在成型时根据相应点的高度差进行补偿。
8、优选地，对于步骤s2中，挤压板挤压厚度的设置过程如下：s21、获得喷头单元挤出熔融的成型材料在挤压板接触之前的厚度以及挤压板底部同其上表面的高度；s22、获得喷头单元挤出熔融的成型材料层在打印完成后的厚度，s23、挤压板向下挤压运动行程的终点为喷头单元挤出熔融的成型材料层在打印完成后的厚度的80％-90％。
9、本专利技术还公开一种可连续变径的喷头部，包括上连接管、下连接管、中央供料管、弹性封口单元；所述上连接管为阶梯管，上部内外侧均设置有螺纹，所述中央供料管为管状结构，下部设置有垂直于侧面的凸台，顶部外侧设置有螺纹，所述上连接管上部内径同中央供料管上部外径相等，所述上连接管上部通过外侧的螺纹固定到中央料管底部，中央供料管通过外侧的螺纹固定到所述上连接管上部内侧，所述下连接管上部通过螺纹结构同上连接管底部连接，底部设置有管状段，其内径同中央供料管底部凸台外径相同，中央供料管底部伸入到管状段，所述管状段底部设置有封板，封板上设置有通孔；所述弹性封口单元包括弹性片、固定圈，所述固定圈将弹性片固定到封板上，弹性片覆盖封板上的通孔，在封板的通孔区域，弹性片设置有出料孔，所述出料孔的直径小于封板上的通孔的直径，小于中央供料管底部直径。
10、优选的，所述弹性片包括中央形变部、外围固定部，所述中央形变部为圆盘状，其直径大于或等于封板上通孔直径，且同封板上通孔同轴，外围固定部设置在中央形变部外侧，为圆环状，其厚度大于中央形变部，为中央形变部厚度的2-3倍。
11、本专利技术还公开一种增材制造系统的成型方法，还包括连续变径成型工艺，具体包括如下步骤：ss1,可连续变径的喷头部安装完成后移动打印起点前预设位置，并通过运动组件控制可连续变径的喷头部底部同成型台表面接触；ss2，按照预设启动流程启动供丝辊子单元的供丝辊，达到预设时间后，运动组件带动可连本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种增材制造系统，包括成型头组件、成型台组件、运动组件、控制组件、供料组件，其特征在于，所述成型头组件包括有喷头单元、挤压单元，所述挤压单元包括连接座、挤压头，所述挤压头固定在连接座上，所述连接座固定连接到成型头组件上；所述挤压头包括有致动结构、挤压板，所述致动结构固定在连接座底部，所述挤压板固定在所述致动结构下方，所述致动结构通过电线电连接到控制组件。
2.根据权利要求1所述一种增材制造系统，其特征在于，所述致动结构为压电致动结构。
3.根据权利要求1所述一种增材制造系统，其特征在于，所述喷头单元包括供丝部、熔融部、喷头部；所述熔融部包括有外壳、加热圈、中央料管，所述加热圈环绕在中央料管外侧，其供电线路同设置在外壳上的供电触点连接，所述外壳可拆卸的固定到供丝部下方，所述供丝部下方相应位置设置有供电触点。
4.一种基于权利要求1、2所述增材制造系统的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述一种增材制造系统的成型方法，其特征在于，步骤S1中运动组件带动挤压单元向下运动的位置为成型台中心和若干相对于成型台中心对称
6.根据权利要求5所述一种增材制造系统的成型方法，其特征在于，步骤S1中补偿量具体确定方法如下：将两个相邻角部位置同中心的连线形成的三角形区域视为一个补偿单元，根据三个端点的位置数据可以获得该三角形中任一点同中心点的高度差，在成型时根据相应点的高度差进行补偿。
7.根据权利要求4所述一种增材制造系统的成型方法，其特征在于，对于步骤S2中，挤压板挤压厚度的设置过程如下：S21、获得喷头单元挤出熔融的成型材料在挤压板接触之前的厚度以及挤压板底部同其上表面的高度；S22、获得喷头单元挤出熔融的成型材料层在打印完成后的厚度，S23、挤压板向下挤压运动行程的终点为喷头单元挤出熔融的成型材料层在打印完成后的厚度的80％-90％。
8.根据权利要求3所述一种增材制造系统，其特征在于，所述喷头部为可连续变径的喷头部，包括上连接管、下连接管、中央供料管、弹性封口单元；所述上连接管为阶梯管，上部内外侧均设置有螺纹，所述中央供料管为管状结构，下部设置有垂直于侧面的凸台，顶部外侧设置有螺纹，所述上连接管上部内径同中央供料管上部外径相等，所述上连接管上部通过外侧的螺纹固定到中央料管底部，中央供料管通过外侧的螺纹固定到所述上连接管上部内侧，所述下连接管上部通过螺纹结构同上连接管底部连接，底部设置有管状段，其内径同中央供料管底部凸台外径相同，中央供料管底部伸入到管状段，所述管状段底部设置有封板，封板上设置有通孔；所述弹性封口单元包括弹性片、固定圈，所述固定圈将弹性片固定到封板上，弹性片覆盖封板上的通孔，在封板的通孔区域，弹性片设置有出料孔，所述出料孔的直径小于封板上的通孔的直径，小于中央供料管底部直径。
9.根据权利要求8所述一种增材制造系统，其特征在于，所述弹性片包括中央形变部、外围固定部，所述中央形变部为圆盘状，其直径大于或等于封板上通孔直径，且同封板上通孔同轴，外围固定部设置在中央形变部外侧，为圆环状，其厚度大于中央形变部，为中央形变部厚度的2-3倍。
10.根据权利要求4所述一种增材制造系统的成型方法，其特征在于，还包括连续变径成型工艺，具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造系统，包括成型头组件、成型台组件、运动组件、控制组件、供料组件，其特征在于，所述成型头组件包括有喷头单元、挤压单元，所述挤压单元包括连接座、挤压头，所述挤压头固定在连接座上，所述连接座固定连接到成型头组件上；所述挤压头包括有致动结构、挤压板，所述致动结构固定在连接座底部，所述挤压板固定在所述致动结构下方，所述致动结构通过电线电连接到控制组件。
2.根据权利要求1所述一种增材制造系统，其特征在于，所述致动结构为压电致动结构。
3.根据权利要求1所述一种增材制造系统，其特征在于，所述喷头单元包括供丝部、熔融部、喷头部；所述熔融部包括有外壳、加热圈、中央料管，所述加热圈环绕在中央料管外侧，其供电线路同设置在外壳上的供电触点连接，所述外壳可拆卸的固定到供丝部下方，所述供丝部下方相应位置设置有供电触点。
4.一种基于权利要求1、2所述增材制造系统的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述一种增材制造系统的成型方法，其特征在于，步骤s1中运动组件带动挤压单元向下运动的位置为成型台中心和若干相对于成型台中心对称分布的位置；成型台平整及倾斜判断过程如下：根据各位置挤压单元接触到成型台表面时向下运动距离，以中心为零点，确定周围各位置同中心的高差；将同中心位于同一直线上两周围位置的高度差求和，如果等于0或小于预设值，确定成型台平整度在预设范围，如大于预设值，停止打印并发出报警指示，提示成型台平整度较差，需要进行更换或维护；如成型台平整度在预设范围内，选取成型台x、y方向上同中心位于同一直线上两周围位置，计算其高度差，如高度差小于预设值，确定成型台倾斜度在预设范围，如大于预设值，停止打印并发出报警指示，提示成型台需要进行调平。
6.根据权利要求5所述一种增材制造系统的成型方法，其特征在于，步骤s1中补偿量具体确定方法如下：将两个相邻角部位置同中心的连线形成的三角形区域视...
【专利技术属性】
技术研发人员：李华雄，王晖，刘璇，冯安平，林楚汶，
申请(专利权)人：佛山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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