[发明专利]一种五轴硅胶3D打印机及其打印方法

说明书

本发明公开了一种五轴硅胶3D打印机及其打印方法。该3D打印机包括基座、挤出装置、三轴运动平台、控制系统以及两轴运动平台。两轴运动平台包括旋转组件一和旋转组件二，旋转组件一包括底座、两个旋转轴支承座、摆动架以及电机一，旋转组件二包括工作台、电机二以及旋转轴支承板。控制系统通过控制电机一转动以调节摆动架的旋转角度一，通过控制电机二转动以调节工作台的旋转角度二，使两个运动调节旋转轴按照预设角度变化路径进行运动。本发明通过五个轴的配合运动，使得挤出装置以相对工件坐标系任意挤出轴矢量，移动到工件坐标系内的任意位置，大大减少打印工件的难度，缩短打印时间，甚至可以实现三轴3D机所实现不了的复杂形状工件的制造。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域的一种3D打印机，尤其涉及一种五轴硅胶3D打印机，还涉及该打印机的打印方法。

背景技术

目前，我国的3D打印技术处于应用阶段，目前使用的材料主要有钛合金、陶瓷、工程塑料、光敏树脂等、陶泥、水泥等材料，应用领域主要为军工、医疗、教育行业、建筑、艺术。就目前而言，柔性材料的3D打印作为3D打印的一个分支，在我国的发展还在起步阶段，其中用途广泛、环境友好的硅胶材料的3D打印的应用较少，国内市场上没有一台硅胶3D打印机。目前硅胶3D打印按照原理可分为材料喷射和材料挤出等，按照固化机理可分为光固化、湿固化、热固化。但是，目前的3D打印机一般均为三轴打印机，打印工件需要精确定位，打印时间长，而且打印工件难度较大。

发明内容

为解决现有的3D打印机打印时间长，而且打印工件难度较大的技术问题，本发明提供一种五轴硅胶3D打印机及其打印方法。

本发明采用以下技术方案实现：一种五轴硅胶3D打印机，其包括：

基座；

挤出装置，其位于所述基座上方，并用于挤出打印材料；

三轴运动平台，其安装在所述基座上，并用于实现所述挤出装置在三维空间中的三轴运动；

控制系统，其用于控制所述三轴运动平台的三个运动调节平移轴按照一个预设直线变化路径进行运动；

两轴运动平台，其包括旋转组件一和旋转组件二；所述旋转组件一包括底座、两个旋转轴支承座、摆动架以及电机一；所述底座安装在所述基座上；两个旋转轴支承座相间设置，并预留出一个旋转空间一；所述摆动架转动安装在两个旋转轴支承座上，并位于所述旋转空间一内，且内部预留出一个旋转空间二；所述电机一安装在其中一个旋转轴支承座上，并用于驱使所述摆动架相对两个旋转轴支承座转动；所述旋转组件二包括工作台、电机二以及旋转轴支承板；所述工作台位于所述旋转空间二中，并作为所述打印材料的打印承载平台；所述旋转轴支承板安装在所述摆动架上，并位于两个旋转轴支承座之间区域的侧向上；所述电机二安装在所述旋转轴支承板上，且与所述工作台连接，并用于驱使所述工作台在所述旋转空间二中旋转；所述摆动架的旋转轴与所述工作台的旋转轴延长后始终相交于一点，且共同作为所述两轴运动平台调节打印方向的两个运动调节旋转轴；

其中，所述控制系统通过控制所述电机一转动以调节所述摆动架的旋转角度一，通过控制所述电机二转动以调节所述工作台的旋转角度二，使两个运动调节旋转轴按照一个预设角度变化路径进行运动，并实时配合所述三个运动调节平移轴的预设直线变化路径，使所述打印材料在五轴运动方向上打印成型。

本发明通过在三轴运动平台的基础上增加两轴运动平台，三轴运动平台提供三维空间中三个直线方向上的运动调节，而两轴运动平台则提供两个运动调节旋转轴以调节工作台的旋转角度。这样，通过五个轴的配合运动，能够使得挤出装置以相对工件坐标系任意挤出轴矢量，移动到工件坐标系内的任意位置，可以大大减少打印工件的难度，缩短打印时间，甚至可以实现三轴3D机所实现不了的复杂形状工件的制造，解决了现有的3D打印机打印时间长，而且打印工件难度较大的技术问题，得到了减少打印时间，降低打印难度，提供打印效率的技术效果。