[发明专利]一种增材制造装备及其高精度定位方法

说明书

本发明涉及一种增材制造装备及其高精度定位方法。该设备包括3D打印单元、定位单元、测量单元和控制系统。其中，3D打印单元包括送料机构和一个或一个以上的3D打印喷头，所述送料机构用于将打印耗材输送至所述3D打印喷头打印物体；定位单元设在基座上，所述3D打印喷头安装在所述定位单元上，所述定位单元包括气浮导轨机构，所述气浮导轨机构驱动所述定位单元相对于所述基座在三维方向运动；测量单元用于测量打印物体的空间位置，以及用于测量所述定位单元的运动位置；控制系统用于接收处理所述测量单元的测量结果，并基于所述测量结果控制所述气浮导轨机构相应运动。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种增材制造装备及其高精度定位方法。。

背景技术

增材制造技术（俗称3D打印）是一种快速成型技术，它以数字模型为基础，将金属粉末、流体材质、塑料等各种类型的可粘合材料，通过计算机软件程序控制，使用逐层堆叠材料的方式来构建物体的立体成型技术。

现有技术中，3D打印机三轴的主要运动机构多存在一定的回程差，垂直运动的Z轴定位精度较低，有效行程范围较小且受结构限制，且现有技术的3D打印机功能较单一，通常只能完成增材制造功能。

坐标测量技术主要应用于几何量测量。任何形状的物体都是由空间点组成，物体的几何量测量可以归结为空间点的测量。在增材制造过程中，通过对构建物体精确地进行空间点坐标采集，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，可得出其形状、位置及其他几何量数据。

将坐标测量技术应用到增材制造装备中，可集成出一种高精度和大尺寸系列化的3D打印装置。能够实现增材制造及几何量测量一体化功能，满足了采用增材制造方式的大型零部件在高精度和大尺寸领域的要求。

因此，发明人创造性的提供了一种增材制造装备及其高精度定位方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种增材制造装备及其高精度定位方法，创造性的应用了气浮导轨技术、增材制造技术和坐标测量技术，解决了现有增材制造设备定位精度低和行程范围小的问题。

第一方面，本发明的实施例提出了一种增材制造装备，该设备包括3D打印单元、定位单元、测量单元和控制系统。其中，3D打印单元包括送料机构和一个或一个以上的3D打印喷头，所述送料机构用于将打印耗材输送至所述3D打印喷头打印物体；定位单元设在基座上，所述3D打印喷头安装在所述定位单元上，所述定位单元包括气浮导轨机构，所述气浮导轨机构驱动所述定位单元相对于所述基座在三维方向运动；测量单元用于测量打印物体的空间位置，以及用于测量所述定位单元的运动位置；控制系统用于接收处理所述测量单元的测量结果，并基于所述测量结果控制所述气浮导轨机构相应运动。

在第一种可能的实现方式中，所述气浮导轨机构包括X轴气浮导轨组，所述X轴气浮导轨组包括X轴气浮轴承和用于承载打印物体的移动工作平台，所述基座上设有X向气浮滑轨，所述移动工作平台通过所述X向气浮滑轨滑设在所述基座上，所述X轴气浮轴承设在所述移动工作平台与所述X向气浮滑轨之间产生气膜，所述X轴气浮轴承驱动所述移动工作平台相对于所述X向气浮滑轨往复滑动。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述移动工作平台的底部与所述X向气浮滑轨之间采用燕尾槽式的凹凸结构，所述X轴气浮轴承设置在所述燕尾槽式的凹凸结构之间的间隙中。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，在所述基座的两侧分别设有立柱，在两侧的所述立柱之间设有桁架，形成门架式结构，所述移动工作平台设在所述门架式结构与所述基座之间。