[實用新型]基于工業機器人多用途3D空間晶格打印裝置

有效

• 申請號: 202121188305.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN216804440U
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 石新羽;周海寧;畢康;徐愷;萬達
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/227;B29C64/25;B29C64/295;B29C64/321;B29C64/364;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

本實用新型屬于3D打印技術領域，公開了一種基于工業機器人多用途3D空間晶格打印裝置，所述基于工業機器人多用途3D空間晶格打印裝置中打印本體通過框架結構與機械臂第六軸法蘭盤固定，機械臂第六軸法蘭盤固定在機械臂的端部；機械臂上固定有自動上料和擠出結構，自動上料擠出結構通過聚四氟乙烯上料管與加熱結構連接，加熱結構上安裝有溫控結構；機械臂上安裝有氣泵，氣泵通過導氣管與散熱結構連接；擠出頭結構位于散熱結構下端，機械臂與集成控制模塊獨立放置。本實用新型保證在打印過程中工具頭能以多種復雜的位姿進行作業，集成控制模塊通過編程實現自動化作業，散熱系統可以在保證加熱核心散熱的同時對打印模型進行降溫速凝。

技術領域

本實用新型屬于3D打印技術領域，尤其涉及一種基于工業機器人多用途3D 空間晶格打印裝置。

背景技術

目前，已有的進行3D打印熱塑性材料的裝置，大部分通過使用4自由度框架，在打印頭通過對材料加熱加壓，將物料融化，實現層疊打印。這種打印有兩個弊端，第一是打印頭的直徑比較小，無法滿足大型件以及特定方式打印的打印要求；另外一點就是受打印機自由度以及材料坍塌的影響，無法進行復雜的空間打印。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：現有的打印裝置打印頭的直徑比較小，無法滿足大型件以及特定方式打印的打印要求；同時現有技術中受打印機自由度以及材料坍塌的影響，無法進行復雜的空間打印。

解決以上問題及缺陷的難度為：

(1)目前常見的打印系統及相關產品、論文等基本以框架式、4自由度固定打印機為主，缺乏解決上述問題時所需的參考以及技術指導。

(2)KUKA機械臂與本產品作為兩個獨立的產品，其中的協調、兼容性問題需要大量調試以及實驗來解決，而兩個設備的協同工作是實現上述目標的關鍵技術。

(3)進行空間打印時，打印溫度、打印速度、擠出速度以及散熱系統開啟程度對所打印空間物件是否垮塌、變形具有很大程度的影響，而精確的調控上述參數需要在反復實驗中所積累的大量實驗數據，其實驗、調試過程需要大量的時間以及人力物力來完成。

解決以上問題及缺陷的意義為：

(1)在目前本領域缺乏相關技術指導的情況下，本產品的設計具有一定程度的的開創性，并填補了目前相關技術的空白。

(2)KUKA機械臂作為一款高性能、高精度的工業設備，其應用前景非常廣闊，解決與KUKA機械臂之間的兼容性與協調問題不僅對本產品具有重要意義，這種配合模式在未來還可以應用于其他不同的，存在與KUKA機械臂有配合需求的設備中。

(3)空間打印與傳統層疊打印方法相比，具有節約材料，內部可填充，結構輕便穩固的優點，其應用方向包含但不限于建筑、室內設計、景觀設計、教育、土木工程等，而相關技術在國內仍不成熟，開發一套完整的空間打印方法對于本行業具有一定程度的指導意義。

實用新型內容

針對現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種基于工業機器人多用途 3D空間晶格打印裝置。本實用新型基于KUKA工業機器人一種實現3D空間晶格打印的多用途3D打印設備，適配與六軸工業機械臂，保證在打印過程中工具頭能以多種復雜的位姿進行作業，通過集成控制模塊可以通過編程實現自動化作業，專門設計的散熱系統可以在保證加熱核心散熱的同時對打印模型進行降溫速凝處理。

本實用新型是這樣實現的，一種基于工業機器人多用途3D空間晶格打印裝置，所述基于工業機器人多用途3D空間晶格打印裝置設置有打印本體；

打印本體通過框架結構與機械臂第六軸法蘭盤固定，機械臂第六軸法蘭盤固定在機械臂的端部；

機械臂上固定有自動上料和擠出結構，自動上料擠出結構通過聚四氟乙烯上料管與加熱結構連接，加熱結構上安裝有溫控結構；