[發明專利]一種4D打印裝置及系統

在審

• 申請號: 201811348592.0
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109263041A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 王庚祥;韋凱鶴
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B29C64/205
• 分類號: B29C64/205;B29C64/209;B29C64/245;B29C64/241;B29C64/227;B33Y30/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 崔振

本發明提供了一種4D打印裝置及系統，涉及3D打印技術領域。該4D打印裝置包括基座、打印平臺、立柱、滑塊、移動部、連接板以及打印噴嘴。打印平臺和立柱均設置于基座上?；瑝K設置于立柱上。移動部設置于滑塊上；連接板一端與移動部移動連接形成懸臂梁結構，另一端與打印噴嘴鉸接。打印平臺繞自身軸線的轉動、連接板沿打印平臺的徑向運動、滑塊沿立柱的豎直運動以及打印噴嘴相對連接板的轉動協同實現了極坐標模式下的4D打印功能。該打印裝置尤其在打印旋轉件上精度更高，效率更快，并且能有效提高弧面和曲面的打印精度。其打印部件結構具有可重構性，打印尺寸范圍調節靈活。整體上組成簡單，更具柔性，在打印區域形成開放式結構，方便被打印物取放。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體而言，涉及一種4D打印裝置及系統。

背景技術

目前，3D打印機的工作結構大多采用空間正交型的機構，即其傳統3D打印系統是基于笛卡爾坐標系來建立運動模式的，基于這種坐標系所設計的3D打印系統結構外形通常為立方體，占據的空間位置較大。而當下出現的基于極坐標系下的3D打印系統，其機械結構相對復雜，對打印區域的空間形成了一定的阻隔，不方便打印后進行被打印物的取放。

另外，傳統的3D打印系統打印噴嘴與底座平面的夾角始終處于一個固定狀態，雖然易于實現，但并沒有考慮到弧面或曲面材料成形時打印方向變化的問題，當材料在逐層打印形成弧面或曲面的過程中，會使噴出材料所成形的線條之間的距離會發生變化，直接影響了打印精度。

因此，設計一種4D打印裝置，使其結構簡單且可重構，不僅能簡單地實現極坐標模式的4D打印，而且其懸臂梁式的開放結構特點使得取放打印物體異常方便；另外，有效地提高弧面或曲面打印的精度，是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的包括提供一種4D打印裝置，其結構簡單，實現了極坐標模式的4D打印，并且方便被打印物的取放，同時提高了弧面或曲面打印的精度。

本發明的目的還包括提供一種4D打印系統，其通過對不同的獨立打印動作的協同控制實現高精度的打印。

本發明提供的第一種技術方案：

一種4D打印裝置，包括基座、打印組件以及打印噴嘴；所述打印組件包括打印平臺、立柱、滑塊、移動部以及連接板；所述打印平臺和所述立柱均設置于所述基座上，所述滑塊設置于所述立柱上，且所述滑塊能沿所述立柱軸線方向運動，所述移動部設置于所述滑塊上，所述連接板的一端與所述移動部連接，所述連接板的另一端與所述打印噴嘴鉸接；

所述打印平臺繞自身軸線的轉動、所述打印噴嘴在所述連接板的帶動下沿所述打印平臺的徑向移動、所述滑塊相對所述立柱的直線運動以及所述打印噴嘴相對所述連接板的轉動協同實現所述打印噴嘴在極坐標模式下的4D打?。凰?D打印裝置結構簡單，實現了極坐標模式的4D打印，并且所述4D打印裝置懸臂梁式的開放性結構方便被打印物的取放，同時提高了弧面或曲面打印的精度。

進一步地，所述立柱設置于所述打印平臺的一側；所述立柱上開設有滑槽，所述滑塊上設置有滑軌；所述滑槽與所述滑軌配合以實現所述滑塊與所述立柱的相對運動。

進一步地，所述連接板上靠近所述打印噴頭的一端相對設置有第一側板和第二側板；所述第一側板上開設有第一鉸接孔，所述第二側板上與所述第一鉸接孔相對的位置開設有第二鉸接孔；所述連接板還包括插銷，所述插銷一端設置于所述第一鉸接孔中，另一端設置于所述第二鉸接孔中，且所述插銷能相對自身的軸線轉動；所述打印噴嘴設置于所述插銷上，以實現所述打印噴嘴相對所述連接板的轉動。

進一步地，所述移動部包括限位部以及互連接的滾珠絲桿和螺母；所述限位部設置于所述滑塊上，且所述限位部上相對的設置有第一限位板和第二限位板，所述滾珠絲桿設置于所述第一限位板和所述第二限位板之間，所述連接板與所述螺母連接，所述螺母能帶動所述連接板相對所述滾珠絲桿運動。