[实用新型]360度立体旋转双机械臂式3D打印机

说明书

一种360度立体旋转双机械臂式3D打印机，涉及一种3D打印机，包括打印平台系统、机械臂系统、打印喷头、控制系统；机械臂系统包括机械臂整体底盘、两个多自由度机械臂系统，多自由度机械臂系统为至少6自由度机械臂系统，打印喷头有两套且均为旋转式打印喷头；机械臂整体底盘可360度旋转安装在打印平台系统外；两个多自由度机械臂系统的底端分别可360度旋转安装在机械臂整体底盘上，两个多自由度机械臂系统的顶端分别与打印喷头连接，打印喷头、多自由度机械臂系统的输入端分别与控制系统连接。本实用新型可实现无支撑结构的高精度3D打印效果，具有打印效率高、灵活性好、可保证产品质量、智能化程度高等特点，易于推广使用。

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印机，特别是360度立体旋转双机械臂式3D打印机。

背景技术

3D打印是目前全球性重点研发的技术领域之一。我国3D打印行业起步比较晚，现在进入迅速发展阶段，因此3D打印技术以市场广、前景非常广泛。根据对目前国际上3D打印技术研发领域最新动态的跟踪、调研、分析与总结，发现主要的研究集中在打印成本的降低，打印精度的提高，打印出产品的强度、刚度的增强，打印时间的缩短四个方面。

3D打印技术是将材料通过逐点到逐层堆迭的方式将产品制造出来。相对于传统的减材制造来说，具有生产周期短、生产工序少和生产自动化等特点。从低碳制造方面来看，3D制造技术中产品需要多少材料就直接打印多少材料，资源利用率高，节能环保，因此具有很好的应用前景，是当前国际上的研究热点。3D打印采用逐层推积的方式，当打印模型尺寸较大时，成型时间可长达几十个小时。

专利授权公告号为CN104097326B的实用新型专利公开了一种纤维增强复合材料多自由度3D打印机，采用6自由度工作平台实现三维自由空间的3D打印，可以实现材料以任意角度和任意运动轨迹进行沉积实现3D打印制造，其上可以安装经特殊设计的3D打印头，能够进行高强度短纤维增强复合材料的3D打印，也可以安装能够进行连续树脂基长纤维拼接和编织的3D打印头，从而制造出连续纤维增强的复合材料结构体，同时，可以精确地控制3D打印工艺，实现纤维增强复合材料零件中长纤维取向的可控制造，获得特定力学性能的复合材料零件，与传统工艺相比，又能够大大地减少制造成本和时间，提高了生产效率和经济性。但是该多自由度3D打印机打印具有悬空的复杂模型还是需要打印支撑，这样影响打印速度、生产效率、耗材多。

专利公开号为CN106827500A的实用新型专利公开了一种头盖骨替代物多自由度3D打印方法，其包括：对头盖骨进行三维成像，得到头盖骨的几何尺寸原始数据；建立头盖骨的三维模型；将三维模型按照头盖骨形状进行分层，转化为截面数据；选择打印材料；设置打印参数；进行多自由度3D打印。打印时沿经线和纬线方向交替打印 ,每一层都按照头盖骨的轮廓方向进行打印。本实用新型采用多自由度机械手装置，可以实现任意角度和任意运动轨迹的3D打印，提高头盖骨替代物的力学性能。本实用新型可以精确控制打印过程中每一层

的形状和打印方向，提高打印精度，实现具有特定力学性能的头盖骨替代物的快速制造。

虽然提高打印精度，但是打印速度降低，也无法解决无法支撑打印。

专利授权公告号为CN105599298B的实用新型专利公开了一种面向多自由度3D打印机器人的3D打印头机构控制系统及该系统的控制方法, 本实用新型控制系统包括多自由度机器人

中央控制器和3D打印头控制系统两部分。前者根据作业任务，主要完成多自由度3D打印机器人的笛卡儿空间运动轨迹规划，并同步完成对3D打印头状态监控和送丝机构的运动规划；后者由控制处理模块、电源隔离变换模块、隔离差分信号变换模块、数字信号隔离模块、步进电机驱动模块、加热模块和温度采集模块构成，其根据前者下传的控制指令，完成3D打印头的出丝控制。有效提高3D打印头机构控制系统的抗干扰能力。解决了当前3D打印机控制器与多自由度机器人控制系统的整合难度大和集成度低的问题，但是无法解决多个多自由度无碰撞运动控制的问题。