[实用新型]一种4D打印装置及系统

说明书

本实用新型提供了一种4D打印装置及系统，涉及3D打印技术领域。该4D打印装置包括基座、打印平台、立柱、滑块、移动部、连接板以及打印喷嘴。打印平台和立柱均设置于基座上。滑块设置于立柱上。移动部设置于滑块上；连接板一端与移动部移动连接形成悬臂梁结构，另一端与打印喷嘴铰接。打印平台绕自身轴线的转动、连接板沿打印平台的径向运动、滑块沿立柱的竖直运动以及打印喷嘴相对连接板的转动协同实现极坐标模式下的4D打印功能。该打印装置尤其在打印旋转件上精度更高，效率更快，且能有效提高弧面和曲面的打印精度。其打印部件结构具有可重构性，打印尺寸范围调节灵活。整体上组成简单，更具柔性，在打印区域形成开放式结构，方便被打印物取放。

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种4D打印装置及系统。

背景技术

目前，3D打印机的工作结构大多采用空间正交型的机构，即其传统3D打印系统是基于笛卡尔坐标系来建立运动模式的，基于这种坐标系所设计的3D打印系统结构外形通常为立方体，占据的空间位置较大。而当下出现的基于极坐标系下的3D打印系统，其机械结构相对复杂，对打印区域的空间形成了一定的阻隔，不方便打印后进行被打印物的取放。

另外，传统的3D打印系统打印喷嘴与底座平面的夹角始终处于一个固定状态，虽然易于实现，但并没有考虑到弧面或曲面材料成形时打印方向变化的问题，当材料在逐层打印形成弧面或曲面的过程中，会使喷出材料所成形的线条之间的距离会发生变化，直接影响了打印精度。

因此，设计一种4D打印装置，使其结构简单且可重构，不仅能简单地实现极坐标模式的4D打印，而且其悬臂梁式的开放结构特点使得取放打印物体异常方便；另外，有效地提高弧面或曲面打印的精度，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的包括提供一种4D打印装置，其结构简单，实现了极坐标模式的4D打印，并且方便被打印物的取放，同时提高了弧面或曲面打印的精度。

本实用新型的目的还包括提供一种4D打印系统，其通过对不同的独立打印动作的协同控制实现高精度的打印。

本实用新型提供的第一种技术方案：

一种4D打印装置，包括基座、打印组件以及打印喷嘴；所述打印组件包括打印平台、立柱、滑块、移动部以及连接板；所述打印平台和所述立柱均设置于所述基座上，所述滑块设置于所述立柱上，且所述滑块能沿所述立柱轴线方向运动，所述移动部设置于所述滑块上，所述连接板的一端与所述移动部连接，所述连接板的另一端与所述打印喷嘴铰接；

所述打印平台绕自身轴线的转动、所述打印喷嘴在所述连接板的带动下沿所述打印平台的径向移动、所述滑块相对所述立柱的直线运动以及所述打印喷嘴相对所述连接板的转动协同实现所述打印喷嘴在极坐标模式下的4D打印；所述4D打印装置结构简单，实现了极坐标模式的4D打印，并且所述4D打印装置悬臂梁式的开放性结构方便被打印物的取放，同时提高了弧面或曲面打印的精度。

进一步地，所述立柱设置于所述打印平台的一侧；所述立柱上开设有滑槽，所述滑块上设置有滑轨；所述滑槽与所述滑轨配合以实现所述滑块与所述立柱的相对运动。

进一步地，所述连接板上靠近所述打印喷嘴的一端相对设置有第一侧板和第二侧板；所述第一侧板上开设有第一铰接孔，所述第二侧板上与所述第一铰接孔相对的位置开设有第二铰接孔；所述连接板还包括插销，所述插销一端设置于所述第一铰接孔中，另一端设置于所述第二铰接孔中，且所述插销能相对自身的轴线转动；所述打印喷嘴设置于所述插销上，以实现所述打印喷嘴相对所述连接板的转动。

进一步地，所述移动部包括限位部以及互连接的滚珠丝杆和螺母；所述限位部设置于所述滑块上，且所述限位部上相对的设置有第一限位板和第二限位板，所述滚珠丝杆设置于所述第一限位板和所述第二限位板之间，所述连接板与所述螺母连接，所述螺母能带动所述连接板相对所述滚珠丝杆运动。