[发明专利]一种高精度高安全性熔铸药异形药柱的4D打印方法

说明书

一种高精度熔铸药异形药柱的4D打印方法，尤其适用于异形药柱打印成型。整套设备由机械和电气两大部分构成，提出采用六轴运动控制器为中央控制单元，控制五个伺服防爆电机轴和一个变频调速电机轴，进行高精度位置插补运行，并且利用vc++自制软件实现4D打印程序的编制通过总线导入中央控制单元，联合高精度防爆机械结构，解决异形熔铸炸药药柱的高效率高精度打印功能。实际加工结果表明，该方法提高了异形熔铸炸药药柱加工精度和效率，解决传统药柱依赖模具的安全性性差，设备精度低等问题。

所属技术领域

本发明涉及一种高精度高安全性熔铸药异形药柱的4D打印方法，尤其适用于异形难加工的药柱打印成型。

背景技术

4D打印即人们可以通过软件设定模型和时间，变形材料会在设定的时间内变形为所需的形状。准确地说4D打印是由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接接材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物质能自动组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化配合。4D打印最关键是记忆合金。是一种无需打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术。大小形状可以随时间变化。

4D打印技术自被提出以来，迅速得到了全球广泛的关注，展示了它在工业、建筑、航天、医疗、军事等诸多领域巨大的应用潜力，并在世界很多国家都取得了十分重要的进展。很多高校、科研院所和公司企业，都对4D打印进行广泛和深入的开发，有了很多令人瞩目的重要成果，尤其国内近几年对智能复合材料的开发，并拓展了4D打印的应用，取得了明显的进步。

在熔铸炸药领域，尤其是在熔铸药异形药柱的生产过程中，传统设备存在着很大精度误差大和生产效率低，打印后变形大，主要是利用传统的模具塑形的方法，尤其是在模具和药柱脱离时有可能挤压和剐蹭，这样会造成危险，对人身生命安全产生很大影响，不能满足生产实际需求的技术不足和安全缺陷。因此研制一种高精度高安全性高效率高安全性的药柱生产设备及技术是至关重要的。

目前查阅的文献表明：关于高效率高精度熔铸药柱的4D打印的加工方法，在公开发表的文献中未见报道或提及。

发明内容

为了克服现有的药柱加工方法加工精度差，加工效率低，传统的用模具塑形，尤其是在模具和药柱脱离时有可能挤压和剐蹭，这样会造成危险，对人身生命安全产生很大影响，因此不能满足生产实际需求的技术不足和安全缺陷，本发明提出采用六轴运动控制器为中央控制单元，控制五个伺服防爆电机轴和一个变频调速电机轴，进行高精度位置插补运行，并且利用VC++自制软件实现4D打印程序的编制通过总线导入中央控制单元，联合高精度防爆机械结构，解决异形熔铸炸药药柱的高效率高精度打印功能。实际加工结果表明，该方法提高了异形熔铸炸药药柱加工精度和效率，解决传统药柱依赖模具的安全性性差，设备精度低等问题。

本发明实现其技术内容所采用的技术方案为：一种高精度高安全性熔铸药异形药柱的4D打印方法，其特征是：

1、集成ARM 和专门的运动控制芯片，外部和内部供电采用光耦隔离的方式，实现高性能稳定的控制能力，其中包含多路数字量输入、输出；将4D打印程序通过自制软件生成G代码格式，要求采用自适应筛选法对曲线段轨迹路径方向采取等间距步长方式来减少步长阶跃和设备的震动，如图2所示；通过CANOPEN总线形式传输到中央控制单元；采用结构紧凑、平稳、效率高、可靠性高、噪声低、重量轻、隔爆型交流该款伺服电机，防爆电机防爆等级DIBT4,防护等级IP65；使用本安接近开关通过隔离栅，然后到中央控制单元，起到隔离防爆的作用；采用防爆温度计解决熔铸炸药温度采集，即达到熔融状态打开放料阀；通过三维打印装置形成的熔铸药药柱，经过分析判断形成与时间轴的变化规律，形成4D打印。总体如图1所示。