一种基于旋转载体的多工位逐层成型系统的制作方法-k8凯发

本发明属于增材制造设备，尤其是涉及一种基于旋转载体的多工位逐层成型系统。

背景技术：

1、现有的增材制造设备都是基于直角坐标系建立的，存在以下的缺点：

2、大型结构限制：直角坐标运动的打印机通常需要较大的机械结构，包括线性导轨、驱动系统等。这使得直角坐标打印机在打印区域和整体尺寸方面有一定的限制，不太适合打印较大尺寸的物体。·

3、重量和惯性影响：直角坐标打印机的打印平台和打印头通常较重，因为它们需要移动的部件较多。这会增加机械系统的惯性，导致加速度和减速度较慢，可能降低打印速度和精度。

4、限制的自由度：直角坐标打印机通常具有三个线性自由度，即在三个轴向上进行运动。这在某些打印应用中可能会受到限制，例如打印具有复杂曲面或非线性结构的对象。

5、复杂的机械结构：直角坐标打印机需要准确的线性导轨、传动系统和平衡装置等复杂的机械结构。这增加了设计、制造和维护的复杂性，并可能增加成本和故障的风险。

6、动态误差和振动：由于直角坐标运动系统的复杂性，包括驱动系统和传动装置等，直角坐标打印机可能更容易受到动态误差和振动的影响。这可能导致打印质量下降，需要更高的精度控制和振动补偿。

7、现有的旋转打印平台中，成型时也往往存在较多的问题，导致对打印产品的规格和成型质量产生影响：

8、打印高度存在限制：由于现有旋转打印平台的打印装置通常只能在平面上进行打印，无法在垂直方向上进行打印，导致对打印产品的成型高度产生限制，无法打印出更高高度的产品结构。

9、打印速度不均匀：由于旋转打印平台需要以恒定的速度旋转，打印速度在不同位置上会有差异。这可能导致打印物体某些部分的打印时间较长，而其他部分较短，影响打印速度和均匀性。

10、3. 厚度均匀性难以控制：旋转打印平台的打印装置在旋转时会受到离心力的影响，导致打印物体在不同位置上的成型厚度不均匀，存在打印物体某些部分过厚或过薄，影响打印质量和一致性。

11、此外，现阶段大多喷射区域的清洁都是在打印暂停或者打印结束时再进行清洁操作，由于无法及时清洁，导致会出现一些问题影响系统运行，具体如下：

12、1. 喷头堵塞风险增加，清洁难度和成本增加：由于不及时清洁，残留的打印材料可能已经在喷头内部干燥或固化，导致堵塞的风险增加，这使得清洁过程更加困难，需要更多的时间和精力来清除堵塞物，而且，材料的固化或粘附会增加清洁的复杂性，可能需要更强力的清洁剂或更长时间的清洁过程，清洁维护成本和难度大幅增加。

13、2. 影响打印效率和质量：如果在打印过程中不及时清洁喷头，可能会导致打印质量下降。材料的残留物可能会影响喷头的喷射准确性和流畅性，导致出现堆积、漏涂或不均匀的打印结果，影响产品的成型质量和系统的打印效率。

14、3. 设备寿命缩短：如果喷头经常处于堵塞状态或长时间未清洁，可能会对喷头和打印设备造成损坏。堵塞的喷头会增加打印机的维护需求，导致喷头部件的损坏，需要更频繁的更换维修，导致打印和维护成本增加。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种降低对成型规格的限制、保证成型质量的基于旋转载体的多工位逐层成型系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于旋转载体的多工位逐层成型系统，包括成型部件，所述成型部件包括绕旋转中心做旋转间歇运动的旋转基台，所述旋转基台通过旋转升降机构安装于机架上，所述旋转基台的上方设有喷射部件，且其上安装有清洁部件；

3、所述喷射部件包括刮抹模块、喷射模块及固化模块，所述刮抹模块、喷射模块及固化模块绕所述旋转基台的旋转中心依次排列设置，当喷射模块将材料施加至静止的旋转基台上后，在旋转基台向后连续转动一定角度，固化模块将材料固化成型至半成品，待旋转基台继续连续旋转一定角度后，刮抹模块将固化后的半成品刮抹平整，旋转基台继续向前旋转，完成一圈的旋转周期；

4、在所述旋转基台每一圈的旋转周期内，所述清洁部件都会经过所述喷射部件的下方；

5、所述喷射模块包括掩膜，所述掩膜上安装有喷头，所述喷头上设有喷嘴，所述掩膜罩设于所述喷头的底部，其上开设有若干供喷嘴喷射出的材料通过的通道槽；

6、所述清洁部件包括用于清洁喷头的喷头清洁模块和用于清洁掩膜的掩膜清洁模块，

7、所述喷头清洁模块包括安装于旋转基台上的喷头清洁罩，其上设有若干刮拭轨道，所述刮拭轨道沿喷头清洁罩的径向设置且沿所述旋转基台的旋转方向上均匀设置有多列，所述刮拭轨道对应所述通道槽分别一一对应设置，其上滑动安装有若干刮拭器，所述刮拭器可在驱动元件的驱动下沿所述刮拭轨道相对移动；

8、当需要对喷射模块进行清洁时，控制旋转基台在旋转至下一个旋转周期前，喷头清洁模块旋转至喷射模块区域下方时停止，旋转基台在升降驱动电机的驱动下抬升至合适高度，所述刮拭器可在驱动元件的驱动下对喷头进行刮拭清洁；当清洁完成，旋转基台下降至原高度位置，旋转基台继续向前运动，进入下一个旋转周期。

9、优选的，所述清洁部件还包括清洗池；所述刮拭器通过活动托槽安装于所述喷头清洁罩上，所述活动托槽上连接有旋转驱动件，所述旋转驱动件可驱动所述刮拭器转动，以使刮拭器的工作区域浸没于清洗液中；所述刮拭轨道为上下开口的通孔结构。

10、优选的，所述掩膜清洁模块包括安装于旋转基台上的掩膜清洁罩，所述掩膜清洁罩上安装有弹性清洁条 ，所述弹性清洁条的顶端高于所述掩膜的底面，；在旋转基台的每一圈旋转周期中，掩膜清洁模块随着旋转基台连续旋转经过掩膜下方时，弹性清洁条会挤压刮抹掩膜底部。

11、优选的，所述弹性清洁条顶端具有一定斜度，其斜面朝向呈与旋转基台旋转方向反向设置。

12、优选的，所述清洁部件还包括喷头停靠板，所述喷头停靠板上设有多列弹性停靠条，所述弹性停靠条对应所述喷嘴排列设置。

13、优选的，所述喷射部件和清洁部件由若干绕旋转基台旋转中心排列设置的扇形区域构成，其上设有对应的功能模块。

14、优选的，还包括数据采集模块，所述数据采集模块与控制系统信号连接，其通过检测获取相应的信息参数并上传至控制系统，所述数据采集模块包括

15、传感器网络，用于采集对应模块和区域的打印参数；

16、运动检测元件，用于检测相应运动部件的运动参数；

17、成型质量检测元件，用于识别旋转基台上材料的成型质量参数；

18、根据打印材料的特性和打印质量要求进行基础参数的设定调整和进行打印轨迹的设置，数据采集模块在系统运行过程中实时采集实际的打印参数、运动参数及成型质量参数，控制系统对实际的打印参数、运动参数及成型质量参数进行数据分析，并根据分析结果对基础参数进行优化。

19、优选的，所述基础参数的设定调整包括根据材料成型的外观形状和成型位置，以及每层打印层的精度和表面质量要求，设定合适的打印速度和打印温度。

20、优选的，所述基础参数的设定调整包括根据打印物体的附着要求进行基台温度的调整和设定。

21、优选的，所述打印轨迹的设置包括 根据打印部分的成型精度要求和成型体积，以及材料的成型特性，调整喷射模块的打印速度和旋转基台的单位进给转速，以设置旋转基台的运动步长和打印轨迹的密集度。

22、本发明的技术效果为：

23、1、通过将喷射部件与清洁部件集成同一旋转平台下，无需额外设置清洁结构，将喷射和清洁两个功能模块集成至一个闭环循环的成型平台下，在旋转循环的间歇中对喷射部件实现在机清洁，有效节约空间，将成型系统简约化。

24、2、通过将清洁部件设置于旋转基台上，无需停机单独清洁，可在机对喷头和掩膜在打印过程中进行及时清理，清除堆积在喷嘴周围的材料或残留物，减少材料的溢出或渗漏，防止材料堵塞或残留物积累，减少材料残留物的腐蚀和堆积，降低喷头磨损和损坏的风险。这可以延长喷头的使用寿命，减少更换喷头的频率和成本；同时，保持材料在喷头上的流动性，减少摩擦和阻力，以提高材料的喷射速度，保证打印效率和打印质量，确保系统运行的可靠性和稳定性。

25、3、通过实时测量实际打印层的厚度并与理想值进行比较，调整打印参数或运动轨迹，以实现更均匀的厚度分布。

26、4、采用高精度的运动控制系统和定位传感器，以实现平台的精确运动和定位控制。使用步进电机、伺服电机或线性马达等来驱动打印平台的运动，并使用编码器、光电传感器等进行位置反馈和闭环控制,进一步保证打印效率和打印质量，确保系统运行的可靠性和稳定性。

27、5、通过数据采集模块的信息采集，控制系统对实际的打印参数、运动参数及成型质量参数进行数据分析，并根据分析结果对基础参数进行进一步的优化，实现参数的实时调整，得到更稳定和一致的打印质量和速度，保证打印的效率和质量。