吉林大学张计锋获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利一种连续性可调的梯度材料高效3D打印装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115891151B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211383702.3,技术领域涉及:B29C64/20;该发明授权一种连续性可调的梯度材料高效3D打印装置及方法是由张计锋;周雪莉;殷志富;杨雪;刘洪佩;田雏榜;夏浓设计研发完成,并于2022-11-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种连续性可调的梯度材料高效3D打印装置及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种连续性可调的梯度材料高效3D打印装置及方法,用于解决现有挤出式3D打印材料梯度连续性、打印效率及复杂性等方面的问题。具体该系统部分包括:增材制造成型平台、连续性可调流控集成模块、数字化材料供应模块、集中控制模块。其方法主要依赖于利用连续性可调流控集成模块可以使两种及两种以上的组分材料进行多次分流、整合,实现梯度材料输出。并且通过动态调整不同组分材料的输送速度,可以实时调整挤出单道内材料的梯度分布;其次结合不同梯度流道模块选择及组装实现材料料梯度连续性特征的编程调整,本发明具有适应范围广泛、装置简单、方法易操作等优点。
本发明授权一种连续性可调的梯度材料高效3D打印装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种连续性可调的梯度材料高效3D打印装置,其特征在于,包括: 增材制造成型平台1,其设计在连续性可调流控集成模块2正下方,可在X-Y二维平面内任意方向定向匀速移动,并在垂直Z轴方向上下移动,从连续性可调流控集成模块2挤出连续性可调的流体逐层沉积在增材制造成型平台1,实现梯度材料结构实体的立体成型; 连续性可调流控集成模块2,通过组装不同类型的梯度流道模块23,实现挤出通道内材料梯度连续性的调整,位置位于增材制造成型平台1正上方,其材料入口22与经输送软管311与数字化材料供应模块3相连,从而实现打印材料的供应; 数字化材料供应模块3,其主要用以实现各组分材料的变速或匀速供应,经输送软管311与连续性可调流控集成模块2相连,将组分材料输送至连续性可调流控集成模块2,可调变量包括组分材料的实时输送速度、挤出量及输送时间; 集中控制模块4,其属于整个3D打印装置的控制模块,分别与增材制造成型平台1、连续性可调流控集成模块2以及数字化材料供应模块3直接相连,主要用于控制各模块的工作流程及相关工艺参数,实现3D打印系统按需有序工作; 所述增材制造成型平台1,包括: 增材制造成型平台软件系统,用以控制增材制造成型平台硬件装置在三维空间内的工作流程及移动速度; 增材制造成型平台硬件装置,其在X-Y平面内及Z轴方向运动,是实现连续性可调梯度材料增材制造立体成型的物理基础; 所述连续性可调流控集成模块2,包括: 智能流控自主更换系统21,其在打印过程中根据需要在线选择及组装不同类型的梯度流道模块23和集成打印喷头25,实现打印过程中梯度材料连续性的实时调整; 材料入口22,其与输送软管311相连,可将数字化材料供应模块3的组分材料输送到对应的材料入口22,实现组分材料的供应; 梯度流道模块23,为连续性可调流控集成模块2乃至整个3D打印装置的核心部件,通过将不同类型的梯度流道模块23进行组装拼接,不同组分材料流经不同的分流流道再重新组合,从而可实现材料梯度的连续性可调; 模块旋转装置24,在打印过程中根据需要促使连续性可调流控集成模块2顺时针0~90°及逆时针0~90°旋转,从而实现梯度材料在X-Y平面内精确分布; 集成打印喷头25,其上接梯度流道模块23,将梯度流道模块23的梯度材料整体整合后,从集成打印喷头25挤出; 原位紫外光固化系统26,其集成固定在集成打印喷头25上,用以固化从集成打印喷头25挤出的光敏树脂基质材料,保持梯度材料的连续性; 其中,所述材料入口22根据组分材料的种类进行调整,包括两个及两个以上的材料入口; 其中,所述梯度流道模块23可根据需要进行设计,分为二接三梯度流道模块、三接四梯度流道模块、四接五梯度流道模块、五接六梯度流道模块以此类推,也可以设计为二接六梯度流道模块、三接九梯度流道模块、四接十梯度流道模块以此类推; 其中,所述模块旋转装置24顺时针或逆时针旋转速度为0.1-2rpm; 其中,所述集成打印喷头25分为二合一集成打印喷头、三合一集成打印喷头、四合一集成打印喷头、五合一集成打印喷头以此类推,其与上接的梯度流道模块23的出口数量密切相关; 所述数字化材料供应模块3,包括: A组分材料数字化供应系统31、B组分材料数字化供应系统32; 其中,所述材料数字化供应系统与梯度材料的组分材料种类相当,组分材料的数量对应数字化材料供应模块3中组分材料数字化供应系统的数量; 进一步地,所述A组分材料数字化供应系统31、B组分材料数字化供应系统32,还包括: 输送软管311,用以连接数字化材料供应模块3及连续性可调流控集成模块2的材料入口22,实现组分材料的输送,并且不会妨碍连续性可调流控集成模块2的旋转运动; 材料筒312,其用以装载不同的组分材料,为材料供应及打印做好准备; 变速输送泵313,其用以将材料筒312内的组分材料根据需要以一定速度匀速或变速,经输送软管311输送到连续性可调流控集成模块2的材料入口22,实现组分材料的按需供应; 供应系统支架314,其用以固定数字化材料供应模块3中其它硬件,保持结构的稳定性; 所述集中控制模块4,包括: 增材成型模块,其控制增材制造成型平台1的工作流程及移动速度,实现可调连续性梯度材料的逐层累积成型; 集成流控旋转模块,其根据构建的立体模型内预定义梯度材料的分布,构筑打印体的过程中,实时带动连续性可调流控集成模块2的旋转,实现梯度材料的精确分布; 材料供应模块,其用以分别控制数字化材料供应模块3中各组分材料的输送速度、输送时间。
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