[發明專利]一種立體成形增材制造的算法和裝置

在審

• 申請號: 201810215061.8
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN110271194A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳前海賽恩科三維科技有限公司
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.權利要求1，一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，以成形的模型初步設計和布局為依據，利用Hyperworks軟件對受力工況下的模型結構的剛度和強度進行分析，并以質量分數為約束條件，對模型進行拓撲優化計算，建立了模型的拓撲優化模型。

2.根據權利要求1，一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，本發明從內向外的基于裹層噴涂的增材制造的算法，通過熔融沉積形成樹脂材料的空間結構，在激光加熱固化后形成模型分布結構，利用區域立體成形制造過程，合成拓撲設計后的實體模型。

3.根據權利要求1，一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，這種算法的主要步驟如下：

（1）建模過程，對模型進行設計，利用CAD、UG或其他三維設計軟件設計所要增材制造的模型形狀；

（2）離散分析過程，在Hyperwork軟件的拓撲分析下，規劃模型的受力單元和結構狀態；

（3）裹層算法下成形路徑的規劃，利用Hyperwork的拓撲分析基礎上，規劃不同受力結構區域的成形路徑，依據受力的方向和各向性，設計纖維鋪設的方向和密度，將規劃數據轉換成SLC文件；

（4）模型分析，在接收到打印指令后，分析計算模型的受力結構單元的模型尺寸，處理模型的輪廓信息；

（5）堆積過程即打印成型過程，用打印機噴頭將纖維塑性材料熔融成溶膠狀態，依據受力的方向，均勻鋪展至成形面積大小，逐層堆積成形輪廓的“內核”，并逐層粘接輪廓“內核”，在每個受力成形體的外圍成形出齒接結構，與相鄰不同方向和狀態的成形結構相連，構成整體受力的模型結構；

（6）在使用熔融樹脂作為打印介質噴涂在已經固化的大致輪廓外，形成一層樹脂層，然后利用紫外光進行固化以進行表面的精細加工；

（7）將成形的模型經過拼接、修整、打磨等處理最后得到所要打印成形的設計模型；

（8）形成打印成形的樣件。

4.根據權利要求1，一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，所用材料為ABS材料、PA材料、PC材料、PPFS材料、PEEK材料、EP材料、Endur材料、尼龍材料等；生物塑料類材料如：PLA材料、PETG材料、PCL材料等，以及熱固性塑料、光敏樹脂、高分子凝膠、液態樹脂等；陶瓷粉末材料、石膏材料等，纖維復合增強材料，以及金屬粉末材料、合金粉末材料等多種材料。

5.權利要求2，一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，設計了一套專用的立體成形增材制造的算法的七自由度的裹層成形裝置，這套增材制造的裝置分為三個部分，第一部分設龍門結構的支撐框架，第二部分為打印頭機構，第三部分為支撐底盤機構。

6.根據權利要求2所述的一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，第一部分設龍門結構的支撐框架，在橫向有X軸、Y軸方法，在縱向有Z軸方向，這部分結構就為3個自由度，在X軸、Y軸、Z軸上移動的距離0～10000cm。

7.根據權利要求2所述的一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，第二部分為打印頭機構，打印頭被打印頭連桿連接，在連桿上安裝有轉動電機，可以0°～360°帶動打印頭進行轉動，在連桿底部的一側安裝與電機，這個電機帶動打印頭進行大角度的擺動，其擺動角度正負0°～90°，在連桿的另一側安裝上銑刀轉臺機構，打印頭機構有2個自由度。

8.根據權利要求2所述的一種立體成形增材制造的算法及其成形裝置，其特種在于，第三部分為支撐底盤機構，本發明的支撐底部是在大理石承重臺上對稱安裝上兩個支撐樁，支撐樁支撐軸向旋轉的旋轉平臺，轉動角度正負0°～90°，在支撐樁上的橫向旋轉平臺的轉動軸，在轉軸的后面安裝有電機，帶動旋轉平臺轉動，這個旋轉平臺的中心有電機支撐帶動加熱載物臺底板做正負0°～360°旋轉，加熱載物臺底板和橫向側向的側壁組成一體的成形模型的承載支撐平臺，這部分結構具有2個自由度。