基于机械臂的光固化与直写集成3D 打印系统研发
机械工程资助企业:
北京术锐技术有限公司
企业导师: 陈煜阳

指导教师: 王东

项目成员: 谭栋骏 胡明荣 李云杰

项目概述
本项目旨在研发一种基于机械臂的光固化与直写集成3D打印系统,将数字光处理(DLP)技术和直接墨水书写(DIW)技术与机械臂技术相结合,以实现更高精度、更复杂结构的多材料3D打印。项目背景源于传统3D打印技术在材料选择、打印精度、速度及多材料打印能力上的局限性,而航空航天、医疗器械等行业对复杂结构零部件的需求日益增长。项目包括硬件平台设计、软件与控制设计、多材料结构设计与集成3D打印测试。硬件设计涵盖DLP和DIW技术的3D打印系统结构设计与部件加工;软件与控制设计涉及打印参数规划、路径轨迹规划及控制平台开发;多材料结构设计与测试关注参数化设计、打印参数优化及性能测试。
项目目标
本项目主要目标是搭建一个集成DLP和DIW技术的3D打印系统,通过机械臂精确操作,实现多材料、多层次结构的打印。具体包括:实现基于DLP技术的大面积单材料打印及自动清洗换料功能;设计并搭建基于DIW技术的墨水直写系统;结合机械臂技术,设计整机平台并整合DLP和DIW技术,确保系统稳定性和操作便捷性;编写打印机控制程序,协同控制机械臂、光机投影、平台移动等,实现自动化的多材料3D打印能力;通过参数优化和集成测试,提高打印精度和效率,为生物医学、航空航天等领域提供新的制造解决方案。
项目成果
本项目结合机械臂技术,成功构建了集成DLP(数字光处理)和DIW(直接墨水书写)技术的3D打印整机平台。该平台实现了两种技术的优势互补,通过机械臂的灵活操作,显著提升了打印的自由度与精确度,能够满足复杂多变的打印需求。本项目自主研发了一套打印机控制程序,该程序能够协同控制机械臂、光机投影、平台移动、伺服电机转动以及自动清洗与换料功能。通过这种高度集成的控制方式,系统实现了自动化的多材料3D打印能力,大幅提高了打印效率和质量,为复杂结构的制造提供了有效的技术支持。项目对打印过程中的各项指标进行了全面的测试,包括打印精度、速度、材料兼容性等。基于测试结果,对打印参数进行了系统优化,确保打印质量达到最佳状态。最终,在集成测试环节,利用完善的控制程序,成功实现了DLP与DIW的一体化打印测试,验证了系统在制造复杂多材料结构方面的良好性能。