[发明专利]大尺寸复杂曲面共形天线的一体化三维打印系统及方法

说明书

本发明属于机器人辅助三维打印技术领域，公开了一种大尺寸复杂曲面共形天线的一体化三维打印系统及方法，包括：滑动导轨模块，用于固定待打印作业区域；三维打印模块，用于实现导电材料打印，当该部分待打印区域完成打印时，移动到下一待打印区域，至所有待打印区域均完成打印任务。本发明采用六自由度机械臂，在三维空间中，该六自由度机械臂可满足姿态调整的需求，以任意位置和姿态达到可达打印范围内任意位置。本发明采用单自由度直线导轨，显著扩大了机械臂的三维打印工作空间。本发明采用三组阵列喷头，不同于传统曲面三维打印中的单喷头单喷孔，该阵列喷头组极大提高了打印效率，且该阵列喷头组均独立工作，互不影响。

技术领域

本发明属于机器人辅助三维打印技术领域，尤其涉及一种大尺寸复杂曲面共形天线的一体化三维打印系统及方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：三维打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末(或溶液)状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层(或分片)打印的方式来构造物体的技术。该技术在航空航天、汽车船舶、生物医疗、可穿戴设备、微纳传感、柔性电子等领域都有较为广泛的应用。目前的三维打印技术，由于受打印设备工作空间限制，不能一次性打印出大尺寸、形状复杂等成型物件。因此，设计一种大尺寸复杂曲面共形天线多材料一体化三维打印技术具有非常重要的意义。

工业机械臂可代替人力生产，利用运动控制实现关节空间的变化，相比于常规三维打印机在笛卡尔坐标系下实现运动控制，其灵活性和柔性更高。以六自由度机械臂作为主要机械载体，与三维打印喷头结合实现了模型的机械臂式三维打印，突破了常规三维打印尺寸的限制，但对于多材料形成的复杂构件，该打印方式效率低，而且一台机械臂难以进行多种不同材料的混合三维打印。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的共形天线打印多基于龙门式数控运动平台，受平台行程范围所限，无法实现大尺寸复杂结构打印成形。

(2)现有的共形天线打印多采用单喷头单喷孔，使得打印速度慢且打印材料单一。

解决上述技术问题的难度：如何在原有共形天线三维打印的基础上，扩大打印范围且提高打印效率。如何用同一台机械臂完成多种不同材料的一体化混合打印。

解决上述技术问题的意义：能够保证在扩大三维打印范围及提高三维打印效率的前提下，实现导电材料、介电材料和支撑材料等的一体化混合打印成形。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种大尺寸复杂曲面共形天线的一体化三维打印系统及方法。

本发明是这样实现的，一种大尺寸复杂曲面共形天线的一体化三维打印系统，所述大尺寸复杂曲面共形天线的一体化三维打印系统包括：

滑动导轨模块，用于固定待打印作业区域；

三维打印模块，用于实现导电材料打印，当该部分待打印区域完成打印时，移动到下一待打印区域，至所有待打印区域均完成打印任务。

进一步，所述滑动导轨模块包括：直线滑动导轨、滚珠丝杠、滚珠丝杠螺帽支架、丝杠支座组件、直线滑动导轨、伺服电机、联轴器、机械臂滑座；

直线滑动导轨通过螺栓固定于导轨底座凸台上，螺栓固定于导轨底座凸台上；所述伺服电机固定在工作台上；所述联轴器连接所述伺服电机中的主动轴与所述丝杠支座组件中的从动轴。

进一步，所述三维打印模块包括：六自由度机械臂、工作台、三组阵列喷头、喷头安装组件；