[发明专利]一种聚合物多材料增减材复合成形系统及方法

权利要求书

1.一种聚合物多材料增减材复合成形系统，其特征在于，该系统包括第一机器人(1)、第二机器人(2)、旋转喷头(6)、切削刀具(7)、激光发射单元(3)和测量单元(4)，其中：

所述旋转喷头(6)中设置有多个挤出模块(63)，分别用于挤出不同的丝材，通过旋转喷头实现不同丝材之间的切换，所述旋转喷头与所述第一机器人(1)连接，通过所述第一机器人携带所述旋转喷头运动，实现多材料的增材制造，所述激光发射单元(3)设置在所述旋转喷头的外部，用于将挤出的丝材熔融，以此实现每个切片层的増材制造；

所述测量单元(4)用于实时监测成形产品的三维结构的空间尺寸和各个位置的温度，其中，通过将成形产品的三维结构与所需产品的三维结构进行对比，根据对比的结果确定减材制造的位置和进给量，同时通过实时监测成形产品的温度，以此确定开始进行减材制造的时间节点；

所述切削刀具(7)与所述第二机器人(2)连接，用于根据所述减材制造的时间节点、位置和进给量进行切削，以此实现减材制造。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转喷头(6)包括旋转板(61)、连接板(62)和多个挤出模块(63)，其中，所述连接板与所述旋转板连接，所述多个挤出模块设置在所述连接板中，所述旋转板带动所述连接板转动，进而带动实现挤出模块的转换。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述挤出模块包括滚轮(631)、驱动电机(632)和喷头(633)，所述滚轮用于放置丝材的线轮，所述驱动电机用于驱动丝材的挤出。

4.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述切削刀具(7)材料优选采用钨系高速钢或高碳高速钢。

5.如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述第一机器人(1)与第二机器人(2)结构相同，均采用多轴机器人。

6.如权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述测量单元(4)包括非接触式三维扫描仪和温度传感器，分别用于测量成形产品的三维结构和温度。

7.如权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述激光发射单元(3)产生的激光采用光纤传输，并且该激光发射单元的参数实时可调，当材料种类变化时，激光器的参数实时调节以适应不同丝材的需要。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述的系统的成形方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)构建待成形产品的三维模型，将该三维模型分层切片获得多个切片层，再对每层切片层进行体素切片，得到每层切片层的数据点集，根据每个切片层中的数据点集设定所述第一机器人的运动轨迹、旋转喷头的旋转顺序；

(b)所述第一机器人按照所述设定的运动轨迹携带所述旋转喷头运动，同时所述旋转喷头按照所述设定的旋转顺序旋转；所述测量单元实时监测成形切片层的三维结构，并与所需产品的相应位置对比，以此确定减材制造的位置和进给量，与此同时温度传感器测量成形切片层的温度，并以此确定开始减材制造的时间节点，所述第二机器人根据所述减材制造的时间节点、位置和进给量携带所述切削刀具运动，以此实现减材制造，由此完成单个切片层的増材和减材制造；

(c)重复步骤(b)，直至完成所有切片层的加工，从而获得所需产品。