CN217144905U - 一种多材料3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多材料3D打印设备,多材料3D打印设备包括：基座、打印平台单元、紫外光学单元、供料铺料刮料一体化单元、旋转切换式料盒单元和清洗风干单元；所述供料铺料刮料一体化单元包括：刮料旋转盘、刮料旋转轴承、刮料电机、铺料刮料件和n组供料单元。本实用新型提供的多材料3D打印设备及方法具有以下优点：通过对打印平台单元、供料铺料刮料一体化单元、旋转切换式料盒单元和清洗风干单元的全面设计，从各个角度全面保证打印精度，适合不同层或同一层采用多种打印材料的3D打印领域。

Description

一种多材料3D打印设备

技术领域

本实用新型属于多材料3D打印技术领域，具体涉及一种多材料3D打印设备。

背景技术

3D打印，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体的技术。

传统3D打印技术为单材料打印，由此只可以打印得到单一材料的零件。随着人们对产品的功能和性能要求逐渐提高，单一材料制造的零件已难以满足使用需求，对多材料零件的制造研究成为当今研究的热点。

多材料3D打印方式，是制备新材料和可控材料的高新技术。其原理是通过层层叠加，实现立体成型，使得多材料打印梯度增加，实现不同材料间结合。

现有的多材料3D打印主要存在以下问题：多材料3D打印设备的精度不高，机械结构设计集成度与自动化程度不高，很难满足工业使用需求。另外，只能实现层与层间不同材料结合，无法实现同一层不同材料拼接成型。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种多材料3D打印设备及方法，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种多材料3D打印设备，包括：基座(100)、打印平台单元(200)、紫外光学单元(300)、供料铺料刮料一体化单元(400)、旋转切换式料盒单元(500)和清洗风干单元(600)；

所述基座(100)的上方固定安装所述打印平台单元(200)；所述基座(100)的下方固定安装所述紫外光学单元(300)；其中，所述打印平台单元(200)包括平台升降机构(201)和打印平台(202)；所述打印平台(202)在所述平台升降机构(201)的驱动下，进行升降运动；所述打印平台(202)的打印面和所述紫外光学单元(300)的光出射方向，上下相对同轴设置；

所述旋转切换式料盒单元(500)包括料盒切换驱动机构以及n个料盒(505)；沿环形安装n个所述料盒(505)以及一个所述清洗风干单元(600)；所述料盒切换驱动机构驱动n个所述料盒(505)以及一个所述清洗风干单元(600)的整体旋转，当某一个所述料盒(505)旋转到打印工位时，位于打印工位的所述料盒(505)、所述打印平台(202)和所述紫外光学单元(300)上下位于同一条垂直线；当所述清洗风干单元(600)旋转到打印工位时，用于对所述打印平台(202)的打印面进行清洗和风干操作，从而实现各个所述料盒(505)以及所述清洗风干单元(600)的旋转切换；

所述供料铺料刮料一体化单元(400)包括：刮料驱动机构、铺料刮料件(404)和n组供料单元(405)；

所述铺料刮料件(404)的设置数量，与所述料盒(505)的设置数量相同，每个所述铺料刮料件(404)位于对应的一个所述料盒(505)的上方；每组所述供料单元(405)与一个所述铺料刮料件(404)对应，用于向所述铺料刮料件(404)独立供料；

所述刮料驱动机构固定安装于所述料盒切换驱动机构的上方，所述刮料驱动机构用于驱动所述铺料刮料件(404)和供料单元(405)整体旋转，从而实现铺料和刮料。

优选的，所述平台升降机构(201)为滚珠丝杆升降机构，包括：升降电机(2011)、丝杆(2012)、滑块(2013)、上限位开关(2014)和下限位开关(2015)；

所述丝杆(2012)垂直设置；所述丝杆(2012)上面套设安装所述滑块(2013)；所述滑块(2013)的外面固定安装水平设置的所述打印平台(202)；所述升降电机(2011)用于驱动所述丝杆(2012)转动；在滑块(2013)滑动的上限位和下限位位置，各安装所述上限位开关(2014)和所述下限位开关(2015)。

优选的，所述刮料电机(403)的输出轴上套设安装角度限制片(406)，所述角度限制片(406)为扇形结构；所述角度限制片(406)的转动路径上，固定安装接触开关(407)；通过所述角度限制片(406)和所述接触开关(407)的配合，控制所述刮料电机(403)正反向的转动角度。

优选的，所述清洗风干单元(600)集成清洗单元和风干单元。

本实用新型提供的多材料3D打印设备及方法具有以下优点：

通过对打印平台单元、供料铺料刮料一体化单元、旋转切换式料盒单元和清洗风干单元的全面设计，从各个角度全面保证打印精度，适合不同层或同一层采用多种打印材料的3D打印领域。

附图说明

图1为本实用新型提供的多材料3D打印设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的多材料3D打印设备隐藏基座后的内部结构示意图；

图3为本实用新型提供的供料铺料刮料一体化单元和旋转切换式料盒单元在一种角度下的结构图；

图4为本实用新型提供的供料铺料刮料一体化单元和旋转切换式料盒单元在另一种角度下的结构图；

图5为本实用新型提供的供料铺料刮料一体化单元的结构图；

图6为本实用新型提供的铺料刮料件和料盒的位置关系图；

图7为本实用新型提供的铺料刮料件的结构图；

图8为本实用新型提供的刮刀架的结构图；

图9为本实用新型提供的刮刀的结构图；

图10为本实用新型提供的清洗风干单元和打印平台的结构图；

图11为本实用新型提供的清洗单元的结构图；

图12为本实用新型提供的液泡发生器的结构图；

图13为本实用新型提供的出风板的结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种多材料3D打印设备，主要包括：基座100、打印平台单元200、紫外光学单元300、供料铺料刮料一体化单元400、旋转切换式料盒单元500和清洗风干单元600。本实用新型是一种打印平台单元200位置固定不动，通过旋转切换式料盒单元500实现将不同打印材料的料盒或清洗风干单元600旋转切换到打印平台单元200正下方的打印工位，实现3D打印或对打印平台底面固化的中间件进行清洗和风干，通过3D打印和清洗的交叉配合，实现多材料3D打印。

本实用新型通过对打印平台单元200、紫外光学单元300、供料铺料刮料一体化单元400、旋转切换式料盒单元500和清洗风干单元600的精细设计，有效提高多材料3D打印的精度。

下面对本实用新型各结构部件详细介绍：

(一)打印平台单元200：

基座100的上方固定安装打印平台单元200。在进行3D打印的过程中，打印平台单元200的位置固定不动。

参考图10，打印平台单元200包括平台升降机构201和打印平台202；打印平台202在平台升降机构201的驱动下，进行升降运动；

具体的，平台升降机构201为滚珠丝杆升降机构，包括：升降电机2011、丝杆2012、滑块2013、上限位开关2014和下限位开关2015；

丝杆2012垂直设置；丝杆2012上面套设安装滑块2013；滑块2013的外面固定安装水平设置的打印平台202；升降电机2011用于驱动丝杆2012转动；在滑块2013滑动的上限位和下限位位置，各安装上限位开关2014和下限位开关2015，从而对打印平台202的位置极限进行限位。

(二)紫外光学单元300：

参考图2，基座100的下方固定安装紫外光学单元300；打印平台202的打印面和紫外光学单元300的光出射方向，上下相对同轴设置。

具体的，紫外光学单元300采用高精度紫外DLP光学系统，在打印平台202的正下方固定，位于紫外光学单元300和打印平台202之间的料盒为打印工位的料盒，因此，打印平台202、紫外光学单元300和打印工位的料盒呈纵向直线排列。

紫外光学单元300由下向上透过料盒底部光学玻璃，对料盒内打印材质进行投影固化，从而将单个层厚打印材料按设定形状固化至打印平台202的底部打印面。

(三)旋转切换式料盒单元500:

本实用新型提供的多材料3D打印设备，为一种打印平台202位置固定不动，通过料盒旋转切换，从而将不同打印材料的料盒切换到打印平台202正下方的打印工位，进而实现多材料3D打印的设备。为保证打印精度，实现料盒旋转切换的平稳性和水平度，防止料盒内打印材质在旋转切换时厚度不均匀，本实用新型提供一种精细设计的旋转切换式料盒单元，主体采用轴对称结构，并采用回转轴承进行辅助，保证料盒旋转切换的精度。需要强调的是，下面描述的旋转切换式料盒单元，仅为一种具体实现方式，实际应用中，也可以采用其他结构形式的旋转切换式料盒单元500，只要能够实现料盒505的旋转即可，本实用新型对旋转切换式料盒单元的具体结构形式并不限制。

参考图3和图4，旋转切换式料盒单元500包括料盒切换驱动机构以及n个料盒505；

料盒切换驱动机构驱动n个所述料盒505以及一个所述清洗风干单元600的整体旋转。

作为一种具体实现方式，料盒切换驱动机构包括回转盘501、回转轴承502、旋转电机503和连接支架504；

回转盘501水平设置，回转盘501的下方同轴心固定安装连接支架504，连接支架504的下方同轴心固定安装旋转电机503，通过旋转电机503，驱动回转盘501水平旋转；

回转盘501的底部同轴心设置回转轴承502；其中，回转轴承502采用内外圈回转轴承，外圈轴承与基座100的表面固定；内圈轴承与回转盘501的底面固定，通过回转轴承502的支撑作用，使回转盘501平稳旋转；

回转盘501的表面，沿环形固定安装n个料盒505以及一个清洗风干单元600；例如，可安装5个料盒505以及一个清洗风干单元600。当回转盘501旋转时，带动各个料盒505和清洗风干单元600同步旋转，当某一个料盒505旋转到打印工位时，位于打印工位的料盒505、打印平台202和紫外光学单元300上下位于同一条垂直线；当清洗风干单元600旋转到打印工位时，用于对打印平台202的打印面进行清洗和风干操作；通过回转盘501的旋转，实现各个料盒505以及清洗风干单元600的旋转切换。

旋转切换式料盒单元500具有以下特点：

(1)旋转切换式料盒单元，主体采用轴对称结构，并采用回转轴承进行辅助，保证料盒旋转切换的精度。

(2)回转盘501表面，同时集成料盒505和清洗风干单元600，实现料盒505和清洗风干单元600的切换。也就是说，料盒505和清洗风干单元600共用同一套旋转切换机构，不需要针对清洗风干单元进行专门的旋转切换机构设计，简化了设备结构的复杂度，设备集成度高。

(四)供料铺料刮料一体化单元400:

供料铺料刮料一体化单元400，用于向旋转切换式料盒单元500中的每个料盒505进行独立的供料、铺料和刮料。需要强调的是，下面描述的供料铺料刮料一体化单元400，仅为一种具体实现方式，实际应用中，也可以采用其他结构形式的供料铺料刮料一体化单元400，只要能够实现刮料即可，本实用新型对供料铺料刮料一体化单元400的具体结构形式并不限制。

参考图3、图4和图5，供料铺料刮料一体化单元400包括：刮料驱动机构、铺料刮料件404和n组供料单元405。

所述刮料驱动机构固定安装于所述料盒切换驱动机构的上方，所述刮料驱动机构用于驱动所述铺料刮料件404和供料单元405整体旋转，从而实现铺料和刮料。

作为一种具体实现方式，刮料驱动机构包括刮料旋转盘401、刮料旋转轴承402和刮料电机403。

其中，铺料刮料件404的设置数量、供料单元405的设置数量和料盒505的设置数量相同，一个铺料刮料件404、与一个供料单元405和一个料盒505为一一对应关系，在多材料3D打印过程中，供料单元405向对应的铺料刮料件404供料，铺料刮料件404在料盒505中往复运动，实现对该料盒505进行铺料和刮料。刮料旋转盘401的外周向外延伸固定安装n个铺料刮料件404；每个铺料刮料件404位于对应的一个料盒505的上方；每组供料单元405与一个铺料刮料件404对应，用于向铺料刮料件404独立供料；

刮料旋转盘401位于回转盘501的上方，刮料旋转盘401和回转盘501之间同轴心设置刮料旋转轴承402；其中，刮料旋转轴承402采用内外圈回转轴承，外圈轴承与回转盘501固定，内圈轴承与刮料旋转盘401和供料单元405固定；通过刮料旋转轴承402的支撑作用，使刮料旋转盘401在刮料时平稳旋转，并且，在刮料时，使刮料旋转盘401、铺料刮料件404和供料单元405同步运动，保证铺料刮料件404和对应的供料单元405相对位置不变；

刮料旋转盘401的下方同轴心固定安装刮料电机403，通过刮料电机403，驱动刮料旋转盘401旋转；

当刮料旋转盘401旋转时，带动铺料刮料件404和供料单元405同步旋转实现刮料；刮料电机403固定于旋转切换式料盒单元500的连接支架504，当旋转切换式料盒单元500进行旋转运动时，带动刮料电机403、刮料旋转盘401、铺料刮料件404和供料单元405形成的整体同步运动。

对于本实用新型提供的供料铺料刮料一体化单元400，还具有以下创新设计：

(4.1)角度限制片406和接触开关407

本实用新型中，刮料电机403的输出轴上套设安装角度限制片406，角度限制片406为扇形结构；角度限制片406的转动路径上，固定安装接触开关407；通过角度限制片406和接触开关407的配合，控制刮料电机403正反向的转动角度。

具体的，角度限制片406为扇形结构，扇形的两个端点分别为P1和P2。当P1与接触开关407接触时，此时铺料刮料件404位于料盒505的左侧C1位置；然后，刮料电机403旋转并带动铺料刮料件404和角度限制片406同步旋转，此时，角度限制片406旋转时，其扇形弧线持续与接触开关407接触；铺料刮料件404从料盒505的左侧C1位置向右侧C2位置旋转；

当角度限制片406的P2与接触开关407接触时，铺料刮料件404正好旋转到料盒505的右侧C2位置；然后，触发刮料电机403反向旋转，使铺料刮料件404从料盒505的右侧C2位置向左侧C1位置旋转，同时，角度限制片406旋转，使P1端点不断靠近接触开关407，当P1端点与接触开关407接触时，铺料刮料件404正好旋转到料盒505的左侧C1位置。如此不断循环，实现铺料刮料件404在料盒505的往复摆动运动。

(4.2)供料单元405

每组供料单元405用于向一个对应的料盒505供料。

参考图5，每组供料单元405包括料筒405A、输料管405B和电磁阀405C。

料筒405A内装有一种打印材料，对应一个料盒505，料筒405A以外部空气压缩机提供气压为动力，通过电磁阀405C控制实现每个料筒405A的单独供料，并通过输料管405B将打印材料输送至料盒505内的刮刀架4041内。

(4.3)铺料刮料件404

参考图6-图9，铺料刮料件404包括：刮刀架4041、左刮刀4042和右刮刀4043；

刮刀架4041包括刮刀腔体4041A以及与刮刀腔体4041A的内侧固定一体成形的刮刀臂4041B；

其中，刮刀臂4041B用于与刮料旋转盘401的外周固定；本实用新型中，如图7，刮刀臂4041B采用三个正交平面形成，与刮料旋转盘401的安装槽配合，刮刀臂4041B置入到安装槽中，并锁紧固定。因此，刮刀臂4041B固定端为三个正交平面组成，与同为三个正交平面组成的安装槽配合，可实现高重复定位精度，三个正交平面加单个松不脱螺钉固定，可实现六自由度完全锁紧，保证供铺料一体式刮刀无论是在旋转刮料或直线往返刮料时，都可实现高稳定性。且不会因单侧固定形成的悬臂结构，影响打印层厚精度。

刮刀腔体4041A位于一个料盒505的内部，刮刀腔体4041A具有贯穿式空心结构腔，刮刀腔体4041A的长度和弧度与料盒505的内腔匹配，用于沿料盒505的内腔往复旋转，实现高效刮料。另外，刮刀腔体4041A采用优化开口式斜面设计，便于在3D打印过程中打印材料依靠自然重力实时可进行物料补充。

刮刀腔体4041A的左右两侧，各安装可调节高度的左刮刀4042和右刮刀4043；左刮刀4042和右刮刀4043，距离刮刀腔体4041A底面的距离，为一个打印层厚。其中，两侧刮刀和刮刀腔体4041A的侧壁，精加工靠面配合，刮刀上设计有长腰孔，用塞尺可实现高精度微调并通过双螺钉固定锁紧，从而实现刮料层厚不同。

本实用新型提供的铺料刮料件，具有以下优点：

1)为一种具有双刮刀和容置打印材料的刮刀腔体的铺料刮料件，集成供铺料一体式刮刀，将传统供料与铺料整合为铺料与供料同时进行，提高铺料与供料的效率；

2)刮刀高度可调，从而实现不同层厚的刮料，满足各种使用需求。

3)铺料刮料件和刮料旋转盘通过三个正交平面结构配合安装，保证供铺料一体式刮刀在旋转刮料或直线往返刮料时的高稳定性。

因此，本实用新型提供的铺料刮料件，为一种供铺料一体式刮刀，可将传统3D打印的先供料后铺料工作流程简化为供料与铺料同时进行，且使结构更加简单。

正交平面配合靠面的设计，使供铺料一体化刮刀拆卸安装实现高重复定位精度，从而保证3D打印过程中每一层层厚一致性，最终直接保证3D打印成品精度与结构性能。

本实用新型可有效解决现阶段3D打印行业普遍存在的效率与打印精度问题。供铺料一体化刮刀，采用单个松不脱螺钉固定不仅可实现高稳定性与高精度，还便于光固化3D打印结束后的刮刀与料盒清理。

(五)清洗风干单元600：

在光固化多种材料3D打印过程中打印残余料清理是否完全，直接影响打印产品的质量。尤其是光固化成型增材制造时，打印原料多为液体或膏体状态。为实现多种材料的多梯度打印，需要保证不同打印材料在打印任务执行过程中不会相互污染。每打印一种材料，其打印表面不可有其他残料，从而可实现在每一层甚至单个像素级别都可以实现不同材料的打印。传统清洗方式，对于打印产品表面质量会有一定程度上物理破坏或是清洗不彻底。

因此，本实用新型设计一种清洗风干单元，是一种用于多材料3D打印的清洗风干单元，采用超声清洗+液泡法发生器+出风板方式，保证打印任务执行过程中打印材料不会相互污染，从而保证打印产品质量。

清洗风干单元600包括：清洗单元和风干单元；

(5.1)清洗单元

参考图10、图11和图12，清洗单元包括清洗盒601、超声波发生器602、液泡发生器603、自流平出液口604和自流平回液口605；

清洗盒601的外形形状，与料盒505相同，因此，采用与料盒505旋转切换相同的方式，实现切换到清洗盒601。

清洗盒601的底部，安装超声波发生器602；

清洗盒601的两侧，各设置自流平出液口604和自流平回液口605；在自流平出液口604和自流平回液口605之间，安装液泡发生器603。

其原理为：

清洗盒601，采用3D打印非金属材料制作，可实现复杂机构并减小震动传递。

自流平出液口604和自流平回液口605均各自连接一蠕动泵，实现清洗液循环。循环方式为：清洗液位于液体容器内，清洗液通过蠕动泵经自流平回液口605进入清洗盒，再从自流平出液口604由蠕动泵抽出并过滤，最终使过滤后清洗液重回液体容器内。由于自流平出液口604和自流平回液口605为平面自流平设计，清洗液可实现稳定流入流出。

清洗盒601底部装有超声波发生器602，可产生空化效应用于打印件表面清洗。

由于超声波发生器602功率会对打印零件结构产生破坏，所以超声波功率不宜过大。因此，超声波发生器602的功率，无法使颗粒沉积均匀分布于液体表面，因此，无法通过自流平出液口604将溶液中的颗粒从清洗盒601中排出。为使清洗盒601中残余料颗粒能有效随自流平出液口604排出并过滤，保证清洗盒601内清洗液的洁净，本实用新型特别设计液泡发生器603。

参考图12，液泡发生器603包括液泡发生器本体6031，液泡发生器本体6031为空腔结构，液泡发生器本体6031的表面开设多个与空腔结构连通的排气孔6032；液泡发生器本体6031的背面开设与空腔结构连通的进气孔6033；进气孔6033与气源连接。

通过连接气路，使气体沿液泡发生器603表面圆孔产生较大气泡，使清洗盒液体中沉积颗粒均匀分布于液体表面，并随液体循环进入自流平出液口604过滤，从而保证清洗盒中清洗液保持良好清洗效果，可在不更换清洗液的情况下长时间工作。

另外，本实用新型中，在清洗盒四周设计有多个圆孔为溢液槽607，可存储溢出液体，避免清洗液流溅至设备其他地方。清洗盒本身还设计有溢液孔608，溢液孔608稍高于溢液槽607表面，低于清洗盒外壁上表面，清洗盒中因某种非正常原因导致清洗液过多时，则液体会进入溢液孔608，触发溢液传感器609，从而暂停清洗系统，避免因溢液过多或流出而损坏或污染打印设备。

(5.2)风干单元

参考图13，风干单元包括出风板606；参考图13，出风板606采用多孔集成式面出风结构，出风板606水平设置于清洗单元的上方，出风板606的一端为进气口606A，进气口606A通过气路电磁阀与气源连接；出风板606的上表面开设多个出风口606B；出风板606的一端与刮料旋转盘401的外周固定，在刮料旋转盘401的带动下，实现出风板606的摆动。

出风板606通过出风口606B直接吹向打印平台的底部，并在出风过程中，通过刮料旋转盘401带动摆动，实现对打印平台底部打印表面风干功能。

出风板设计为多孔集成式面出风结构，大大减小了如传统气嘴出风对打印件造成物理损坏的问题；并且，本实用新型多孔式继承面出风，出风风干面积大，风干效率与效果都得到有效提升。

结合图10，清洗风干单元600的工作原理为：

回转盘501表面共分为6个工位，其中五个工位为料盒一个工位为清洗风干单元600。每种料盒对应一种打印材料。

回转盘501旋转，将当前所需的打印材料对应的料盒回转至打印平台下方的打印工位；

打印平台下降至料盒中，通过与紫外光学单元300的配合，使单个层厚的打印材料按设定形状固化至打印平台202的最底面，完成本次打印；

使打印平台上升并触发光电开关进入清洗环节：

回转盘501旋转，将清洗盒运动至打印平台下方的打印工位；

打印平台下降至清洗盒中，由清洗盒中超声波与清洗液对打印平台底面的打印残余剩料清洗。

清洗完毕后，打印平台抬升一定高度至出风板上方，刮料旋转盘401带动出风板606摆动，出风板606往复运动对打印平台底部的打印清洗面进行风干。

在清洗过程中，若打印平台程序崩溃移动不受控制，如果触碰上限位和下限位进行断电急停。

因此，本实用新型提供的清洗风干单元，具有以下特点：

1)超声波发生器和液泡发生器配合产生低频率气泡，使颗粒均匀分布于液体表面，再通过自流平结构，将溶液中的颗粒从清洗盒中排出，保证清洗盒内清洗液的洁净，避免清洗液被污染；

2)出风板设计为多孔集成式面出风结构，大大减小了如传统气嘴出风对打印件造成物理损坏的问题；并且，本实用新型多孔式继承面出风，出风风干面积大，风干效率与效果都得到有效提升。

本装置在结构上设计合理，集成度高，且操作便捷，具有很高的实用性。采用超声清洗+液泡法发生器+出风板，在实现清洗液循环使用的同时液泡发生器可保障清洗沉淀物在超声清洗池内不沉淀，从而保证每次清洗液的质量。

风干板出风对清洗面风干，保证打印件上无液体或残余料。

清洗装置实现多种清洗方式在同一位置，不同高度集成，在实现多种清洗方式叠加的同时，减少了整个清洗过程的时间，提升工作效率。

本实用新型还提供一种多材料3D打印设备的打印方法，包括以下步骤：

步骤1，多材料3D打印设备配置n组供料单元405，每组供料单元405对应一种打印材料；

确定当前打印层需要的打印材料M(F)，从而在n组供料单元405中选定特定供料单元，表示为：特定供料单元T(F)；特定供料单元T(F)与特定料盒H(F)和特定铺料刮料件G(F)对应；

步骤2，控制旋转电机503带动回转盘501旋转，从而使特定料盒H(F)、特定供料单元T(F)和特定铺料刮料件G(F)均旋转到打印工位；

同时，一方面，控制特定供料单元T(F)向特定铺料刮料件G(F)的刮刀腔体4041A内注入打印材料M(F)；一方面，控制刮料电机403带动刮料旋转盘401旋转，从而带动特定铺料刮料件G(F)在特定料盒H(F)内往复运动，在特定铺料刮料件G(F)运动过程中，通过左刮刀4042和右刮刀4043，将注入的打印材料M(F)铺平，并且，厚度为一个打印层厚，由此实现供料和铺料一体化操作；

步骤3，在特定料盒H(F)旋转到打印工位，并且，完成在特定料盒H(F)内铺料后，控制打印平台202下降运动，直到打印平台202的最底面距离特定料盒H(F)的底部为一个打印层厚；其中，特定料盒H(F)的盒底为光学玻璃；

控制紫外光学单元300由下向上透过特定料盒H(F)底部的光学玻璃，对特定料盒H(F)内的打印材料M(F)按设定形状进行投影固化，使单个层厚的打印材料M(F)按设定形状固化至打印平台202的最底面；

步骤4，控制打印平台202上升；

控制旋转电机503带动回转盘501旋转，从而使清洗风干单元600旋转到打印工位；

步骤5，控制打印平台202下降，使打印平台202底面的固化材料下沉至清洗单元中，通过清洗单元对打印平台202底面的固化材料进行超声清洗；

清洗结束后，控制打印平台202上升一定高度，使打印平台202底面的固化材料位于风干单元的上方，通过风干单元，将打印平台202底面的固化材料进行风干；

步骤6，返回步骤1，确定同层或下一个打印层需要使用的打印材料M(F)，进行循环打印，得到不同层或同一层采用多种打印材料制成的零件。

本实用新型提供的多材料3D打印设备及方法具有以下优点：

通过对打印平台单元、供料铺料刮料一体化单元、旋转切换式料盒单元和清洗风干单元的全面设计，从各个角度全面保证打印精度，适合不同层或同一层采用多种打印材料的3D打印领域。

结构设计合理，有效优化3D打印流程，实现3D打印自动化，大大减小劳动成本，降低劳动时间。并且光固化3D打印实际使用角度而言，打印材料适应性与广泛性强。打印产品可应用航空航天生物医疗等相关前沿行业。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种多材料3D打印设备，其特征在于，包括：基座(100)、打印平台单元(200)、紫外光学单元(300)、供料铺料刮料一体化单元(400)、旋转切换式料盒单元(500)和清洗风干单元(600)；

所述基座(100)的上方固定安装所述打印平台单元(200)；所述基座(100)的下方固定安装所述紫外光学单元(300)；其中，所述打印平台单元(200)包括平台升降机构(201)和打印平台(202)；所述打印平台(202)在所述平台升降机构(201)的驱动下，进行升降运动；所述打印平台(202)的打印面和所述紫外光学单元(300)的光出射方向，上下相对同轴设置；

所述旋转切换式料盒单元(500)包括料盒切换驱动机构以及n个料盒(505)；其中，n代表料盒个数；沿环形安装n个所述料盒(505)以及一个所述清洗风干单元(600)；所述料盒切换驱动机构驱动n个所述料盒(505)以及一个所述清洗风干单元(600)的整体旋转，当某一个所述料盒(505)旋转到打印工位时，位于打印工位的所述料盒(505)、所述打印平台(202)和所述紫外光学单元(300)上下位于同一条垂直线；当所述清洗风干单元(600)旋转到打印工位时，用于对所述打印平台(202)的打印面进行清洗和风干操作，从而实现各个所述料盒(505)以及所述清洗风干单元(600)的旋转切换；

所述供料铺料刮料一体化单元(400)包括：刮料驱动机构、铺料刮料件(404)和n组供料单元(405)；

所述铺料刮料件(404)的设置数量，与所述料盒(505)的设置数量相同，每个所述铺料刮料件(404)位于对应的一个所述料盒(505)的上方；每组所述供料单元(405)与一个所述铺料刮料件(404)对应，用于向所述铺料刮料件(404)独立供料；

所述刮料驱动机构固定安装于所述料盒切换驱动机构的上方，所述刮料驱动机构用于驱动所述铺料刮料件(404)和供料单元(405)整体旋转，从而实现铺料和刮料。

2.根据权利要求1所述的多材料3D打印设备，其特征在于，所述平台升降机构(201)为滚珠丝杆升降机构，包括：升降电机(2011)、丝杆(2012)、滑块(2013)、上限位开关(2014)和下限位开关(2015)；

所述丝杆(2012)垂直设置；所述丝杆(2012)上面套设安装所述滑块(2013)；所述滑块(2013)的外面固定安装水平设置的所述打印平台(202)；所述升降电机(2011)用于驱动所述丝杆(2012)转动；在滑块(2013)滑动的上限位和下限位位置，各安装所述上限位开关(2014)和所述下限位开关(2015)。

3.根据权利要求1所述的多材料3D打印设备，其特征在于，所述刮料电机(403)的输出轴上套设安装角度限制片(406)，所述角度限制片(406)为扇形结构；所述角度限制片(406)的转动路径上，固定安装接触开关(407)；通过所述角度限制片(406)和所述接触开关(407)的配合，控制所述刮料电机(403)正反向的转动角度。

4.根据权利要求1所述的多材料3D打印设备，其特征在于，所述清洗风干单元(600)集成清洗单元和风干单元。

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