微变打印装置及打印方法

文档序号:1930183 发布日期:2021-12-07 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 微变打印装置及打印方法 (Micro-variation printing device and printing method ) 是由 何燕 楚电明 白文娟 谢庚辰 董乾鹏 叶明瑞 于 2021-09-15 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种微变打印装置及打印方法,属于增材制造领域。用于改变打印材料的形状与体积,其特征在于,所述装置与运动平台连接,所述装置包括喷头组件、旋转组件,所述旋转组件与所述喷头组件连接,所述喷头组件相对于所述旋转组件做旋转运动,所述喷头组件包括挤压单元、本体,所述挤压单元至少部分地处于所述本体内侧,所述挤压单元包括A模和B模,所述A模和所述B模相对运动,打印物料经过所述挤压单元由所述喷头组件非圆形喷嘴挤出基本单元,所述喷头组件具有不同规格,改变所述喷头组件旋转速度和/或规格,以打印出具有重复基本单元的不同结构形状与体积的物体。本发明具有快速、简单控制打印形状及打印体积有益效果。(The application discloses a micro-variation printing device and a printing method, and belongs to the field of additive manufacturing. The device is used for changing the shape and the volume of a printing material and is characterized in that the device is connected with a moving platform, the device comprises a spray head assembly and a rotating assembly, the rotating assembly is connected with the spray head assembly, the spray head assembly performs rotating motion relative to the rotating assembly, the spray head assembly comprises an extrusion unit and a body, the extrusion unit is at least partially arranged on the inner side of the body, the extrusion unit comprises an A die and a B die, the A die and the B die move relatively, the printing material passes through the extrusion unit and is extruded out of a basic unit by a non-circular nozzle of the spray head assembly, the spray head assembly has different specifications, and the rotating speed and/or the specification of the spray head assembly are changed so as to print objects with different structural shapes and volumes of repeated basic units. The invention has the advantages of rapid and simple control of printing shape and printing volume.)

微变打印装置及打印方法

技术领域

本申请属于增材制造领域,具体涉及一种微变打印装置及打印方法。

背景技术

当前3D打印技术已广泛应用于国防战略及民生领域,其中,打印具有微小尺度单元组成的物体,耗时长、精度低,难度大;而且用小体积材料打印大体积物体可以广泛应用于穿戴、生物、储气、散热等特殊行业。

在先技术中,变体积打印技术是通过改变材料属性实现,例如增加膨胀剂等以及通过规划打印路径实现具有多孔隙结构的物体。

因此,改变思维,快速精准实现可定制化微小基本单元组成的孔隙结构物体对诸多行业尤其军工具有重要意义。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种微变打印装置及打印方法,能够解决现有技术中变体积变形状物体耗时长难度大的问题。

为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:

第一方面,本申请实施例提供了一种微变打印装置,所述装置与运动平台连接,所述装置包括喷头组件、旋转组件,所述旋转组件与所述喷头组件连接,所述喷头组件相对于所述旋转组件做旋转运动;

所述喷头组件包括挤压单元、本体,所述挤压单元至少部分地处于所述本体内侧,所述挤压单元包括A模打印和B模,所述A模和所述B模相对运动;

打印物料经过所述挤压单元由所述喷头组件非圆形喷嘴挤出基本单元,所述喷头组件具有不同规格,改变所述喷头组件旋转速度和/或规格,以打印出具有重复基本单元的不同结构形状与体积的物体。

第二方面,本申请实施例提供了一种微变打印方法,将打印物料经过A模与B模之间并挤压成所需的形状结构,令挤压的所述打印物料经过喷头组件喷嘴挤出形成基本单元,所述喷头组件绕旋转轴做旋转运动,改变所述喷头组件的速度和/或规格,以打印出具有重复基本单元的不同的形状结构与体积的物体。

在本申请实施例中,挤压单元的设置,有利于控制和实现基本单元形状,更换不同规格的挤压单元以实现不同的结构形状。所述喷头组件喷嘴形状与偏心量的设置,有利于初始控制基本单元旋转直径,所述喷头组件的旋转速度改变,有利于控制形成旋转直径的大小变化,以实现打印物体体积变化。具体的,所述挤压单元可以快速形成像DNA分子结构、轮胎花纹等特殊形状的基本单元。本申请的实施例具有快速、简单、精准控制打印形状及打印体积有益效果。

附图说明

图1是本申请一种实施例中微变打印装置的整体示意图;

图2是本申请一种实施例中微变打印装置的结构示意图;

图3是本申请一种实施例中喷头组件的剖视图;

图4是本申请实施例中变体积打印方法的流程示意图。

附图标记说明:

10、喷头组件;11、本体;12、调温组件;121、调温单元;122、测温单元;20、旋转组件;21、旋转动力装置;30、挤压单元;31、A模;32、B模;33、驱动装置;40、运动平台。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施,且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类,并不限定对象的个数,例如第一对象可以是一个,也可以是多个。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图,通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的微变打印装置及打印方法进行详细地说明。

参见图1-图3,本申请的实施例提供了一种微变打印装置,用于改变打印材料的形状与体积,其特征在于,所述装置与运动平台40连接,所述装置包括喷头组件10、旋转组件20,所述旋转组件20与所述喷头组件10连接,所述喷头组件10相对于所述旋转组件20做旋转运动;

所述喷头组件10包括挤压单元30、本体11,所述挤压单元30至少部分地处于所述本体11内侧,所述挤压单元30包括A模31和B模32,所述A模31和所述B模32相对运动;

打印物料经过所述挤压单元30由所述喷头组件10非圆形喷嘴挤出基本单元,所述喷头组件10具有不同规格,改变所述喷头组件10旋转速度和/或规格,以打印出具有重复基本单元的不同结构形状与体积的物体。

在本申请实施例中,挤压单元的设置,有利于控制和实现基本单元形状,更换不同规格的挤压单元以实现不同的结构形状。所述喷头组件喷嘴形状与偏心量的设置,有利于初始控制基本单元旋转直径,所述喷头组件的旋转速度改变,有利于控制形成旋转直径的大小变化,以实现打印物体体积变化。具体的,所述挤压单元可以快速形成像DNA分子结构、轮胎花纹等特殊形状的基本单元。本申请的实施例具有快速、简单、精准控制打印形状及打印体积有益效果。

需要说明的是,运动平台40可以是3D打印机三自由度平台,也可以是多自由度平台如机械臂,亦可以是其他自由度平台,该平台可以为物料打印提供路径支持。

需要说明的是,所述本体11可拆卸,便于挤压单元30的安装,所述喷嘴处于所述本体上,亦可更换。

需要说明的是,所述A模31和所述B模32相对运动指的是两者之间发生相对移动或者转动,例如:所述A模31和所述B模32分别是两个转轮,则两者发生反向转动,如果所述A模31和所述B模32分别是两个平板,则两者发生反向平移,实现共同挤压效果。

需要说明的是,本技术方案可以不考虑材料特性,不考虑轨迹,打印出的实体是含有气孔的,体积是增大的,打印速度快且简单。

需要说明的是,由于本技术方案的基本单元结构较小,整体结构由重复基本单元组成,因此可以精确控制基本单元来实现整体结构的控制。

可选地,所述喷头组件10喷嘴形状为非圆形结构,例如:长方形、波浪形、半圆弧。

需要说明的是,所述喷头组件10喷嘴形状由所述挤压单元30决定,便于打印物料的挤出;

需要说明的是,所述喷嘴形状为长方形时,其几何中心处于对角线交点处,其余较复杂形状可根据数学方法进行判断。

可选地,所述喷头组件10具有至少一种规格,所述规格包括改变所述挤压单元30的可变量、所述喷头组件10的偏心量中的至少一种;

所述可变量是指所述A模31与所述B模32至少改变形状、表面花纹、挤压距离中的一项;

所述偏心量是指所述喷头组件10的喷嘴几何中心与所述喷头组件10的旋转轴具有一定距离,所述距离等于零或大于零。

需要说明的是,所述改变形状指可以改变A模与B模的形状,例如改变两者为辊轮或者平板或曲面板或辊轮加曲面板等。

需要说明的是,所述表面花纹是指A模与B模的接触面纹路不同,改变表面纹路以形成不同的基本单元,A模与B模可以是凹模与凸模实现压制,也可以是两者均表面光滑或其中一个表面光滑。

需要说明的是,所述挤压距离是指A模与B模相对接近的最短距离。

需要说明的是,所述偏心量的测量是点到直线的距离,当距离为零时不偏心,当距离大于零时偏心,不同的数值即偏心量不同。

可选地,所述基本单元是指由挤压单元30运动一个周期挤压形成的单元;

所述重复基本单元是指由基本单元组成且由所述喷头组件10旋转及所述运动平台40轨迹运动形成的物体。

需要说明的是,所述挤压单元30运动一个周期指A模与B模同时旋转或平移一个周期,重复运动的单周期。

需要说明的是,所述喷头组件10旋转运动,可以将基本单元进行旋拧缠绕,不同的旋转速度缠绕的结构不同。

需要说明的是,所述运动平台(40)运动可以将基本单元形成一定的轨迹,轨迹可以是一维,二维或三维。

可选地,所述形状结构是指由不同所述喷头组件10旋转速度和/或规格打印形成的形状,例如:DNA结构、DNA非螺旋结构。

所述不同体积是指所述喷头组件10的旋转速度和/或规格形成的不同大小体积。

需要说明的是,所述形状结构可以由速度不同形成不同形状,也可以由规格不同或者两者同时影响,而体积的判别是根据打印物体的体积大小判定。

可选地,所述挤压单元30还包括驱动装置33,所述驱动装置33带动所述A模31和所述B模32中的至少一个做相对运动。

需要说明的是,所述相对运动可以是旋转运动或移动。

可选地,所述旋转组件20包括旋转动力装置21,所述旋转动力装置21与所述本体11连接;

所述本体11在所述旋转动力装置21的驱动下绕所述旋转轴做旋转运动。

需要说明的是,所述旋转轴,是指所述本体11的旋转轴。

可选地,所述喷头组件10还包括调温组件12,所述调温组件12用以调节所述本体11内所述打印物料的温度;

所述调温组件12包括调温单元121和测温单元122,所述测温单元122将检测的温度值反馈给调温单元121,在所述调温单元121的调节下,以达到所需温度。

需要说明的是,所述调温单元121可以是温度升高,也可以是温度降低,例如:当温度升高时,可以将未熔融的打印物料逐步熔融,温度降低时,将熔融的打印物料逐步形成固体或半固体。

参见图4,本申请的实施例还提供了一种微变打印方法,其特征在于,所述打印方法包括:将打印物料经过A模31与B模32之间并挤压成所需的形状结构,令挤压的所述打印物料经过喷头组件10喷嘴挤出形成基本单元,所述喷头组件10绕旋转轴做旋转运动,改变所述喷头组件10的速度和/或规格,以打印出具有重复基本单元的不同的形状结构与体积的物体。

步骤S101:将打印物料经过A模31与B模32之间并挤压成所需的形状结构;

打开所述驱动装置33使A模31与B模32至少一个发生运动,并将所述打印物料挤压成所需的形状结构,例如:长方体、H型、工字型、X型等不同的结构形状。

步骤S102:所述喷头组件10绕旋转轴做旋转运动,并沿着轨迹打印;

打开所述旋转动力装置21使喷头组件10做旋转运动,同时运动平台提供路径规划轨迹,以形成特定的结构。

步骤S103:改变所述喷头组件10的速度和/或规格,以打印出具有重复基本单元的不同的形状结构与体积的物体;

改变所述喷头组件10的速度、改变所述喷头组件10的规格或者两者同时改变,以打印出不同形状结构与体积的物体,旋转速度加快,基本单元缠绕加快,偏心量加大,再不改变其他变量情况下,体积增大,改变挤压单元更换不同的形状结构。

需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外,需要指出的是,本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能,还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能,例如,可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法,并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外,参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述,但是本申请并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本申请的启示下,在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本申请的保护之内。

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