[發明專利]一種聚合物多材料多激光柔性增材制造系統及方法

有效

• 申請號: 201810850206.1
• 申請日: 2018-07-28
• 公開（公告）號: CN109130171B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 閆春澤;伍宏志;史玉升;文世峰;張李超
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/268;B29C64/321;B29C64/386;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

1.一種聚合物多材料多激光柔性增材制造系統，其特征在于，

所述系統包括多個模塊，將待成形產品的每個切片層劃分為多個區域后，每個所述模塊對應成形不同的所述區域，以此實現待成形產品的分區成形；

其中，每個模塊包括激光發射單元(3)、多個機器人(1)以及與每個所述機器人配套設置的供絲單元(51)和擠出單元(52)，所述激光發射單元(3)與所述擠出單元(52)分開設置，使得擠出和熔融分開進行，避免所述擠出單元噴頭的堵塞；所述擠出單元(52)設置在所述機器人(1)的末端；

待成形零件產品的三維，模型進行分層切片獲得多個切片層的二維數據，對每層切片層進行體素切片，獲得每層的數據點集，對所有切片層進行體素切片后獲得整個待成形產品的空間數據點集；將每個切片層中的數據點集分為多個區域，根據該劃分的區域，所述機器人(1)攜帶所述擠出單元到達預設的位置實現絲材的輸送，每個所述機器人輸送一種絲材，多個所述機器人按照預設的軌跡和順序進行送絲，送出的絲材在所述激光發射單元發出的激光的作用下熔融，以實現每個切片層多種絲材的熔融成形；

所述擠出單元(52)的下端設置有牽引機構，該牽引機構包括牽引板(532)和設置一組相對設置的定滑輪(531)，絲材從所述相對設置的定滑輪之間穿出，所述牽引板用于將所述定滑輪與所述擠出單元連接。

2.一種如權利要求1所述的制造系統，其特征在于，所述激光發射單元(3)中的激光器采用CO₂激光器，并根據不同的所述機器人輸送的絲材，實時調節所述激光器的參數，以此適應不同絲材熔融對激光能量的需求。

3.一種如權利要求1所述的制造系統，其特征在于，所述機器人(1)采用多軸機器人，以提高制造系統的柔性，其中，所述機器人的個數采用2～6個，所述激光發射單元采用1～3個。

4.一種如權利要求1所述的制造系統，其特征在于，所述系統還包括控制器(7)，該控制器分別與每個模塊中的所述機器人，激光發射單元、供絲單元和擠出單元連接，以此實現各個部件的協同工作，控制器(7)中含有控制多機器人協同工作的聯動程序，保證機器人之間相互配合，互不干涉。

5.一種如權利要求1所述的制造系統，其特征在于，所述系統還包括升降臺(4)，通過該升降臺逐層下降一個切片層的厚度，實現待成形產品的逐層成形。

6.一種如權利要求5所述的制造系統的增材制造方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(a)構建待成形產品的三維模型，將該三維模型進行分層切片獲得多個切片層的二維數據，再對每層切片層進行體素切片，獲得每層的數據點集，對所有切片層進行體素切片后獲得整個待成形產品的空間數據點集；將每個切片層中的數據點集分為多個區域，根據該劃分的區域，選取與該區域相應的所需絲材并安裝在所述供絲單元上，同時，根據所述劃分的區域設定每個區域內不同機器人的運動軌跡和送絲順序；

(b)對于每個切片層，不同的所述區域內的機器人按照所述設定的運動軌跡攜帶所述送絲單元進行送絲，所述激光發射單元熔融送出的絲材，以此實現不同的所述區域內絲材的熔融成形，所有不同的所述區域內絲材的熔融成形完成后，即完成單個切片層的成形，并且所有區域能夠無縫拼接在一起；

(c)所述升降臺下降一個切片層的厚度，重復步驟(b)直至完成所有切片層的成形，由此獲得所需的產品。