校企合作毕业设计

多材料紫外光固化3D打印系统的设计与研发

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: 胡立国,李丰坤

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项目简介

项目概述

数字光处理(DLP)技术作为一种高分辨率、快速的3D打印技术,广泛应用于各个领域,满足对精确排列、不同属性和功能的三维物体的需求。然而,在DLP多材料3D打印中,存在一系列问题,包括材料相互污染、材料分布分辨率低、材料属性无法大范围渐变分布以及材料分布设计方法等。为解决这些问题,本项目旨在研发一套基于DLP的离心式多材料3D打印技术,以实现生成大体积异质3D物体,使其在组成、属性和功能上能够在体素尺度上灵活可编程,添加旋转电机,利用离心力作用有效去除残余材料,该方法有望克服DLP多材料3D打印中常见的材料相互污染问题,使得不同材料能够在同一打印作业中得到有效隔离,从而提高打印的可控性和精度。


项目目标

实现基于DLP的多材料3D打印系统的结构设计、部件加工和硬件平台的搭建,编写打印机控制程序,协同控制光机投影,平台移动,以及自动清洗与换料,初步实现自动化的多材料3D打印能力。研究3D打印材料(如弹性体和水凝胶等柔性材料)的打印性能,测试调整材料配比和打印参数。建立人体心脏CT图像的灰度值与材料和灰度值的对应关系,辅助心脏模型的多材料切片。利用搭建的平台完成多材料人体心脏的一体化制造并进行测试。


项目成果

基于DLP打印原理,添加旋转电机和同步带等部件实现了离心式多材料打印机的搭建,并运用Qt编写了人机交互界面,使操作更加快速便捷。构建了基础的多材料打印材料体系,对材料打印参数及材料性能做出探索,探究体素混合多材料的性能变化规律。基于MATLAB开发多材料切片软件及控制脚本生成软件,为打印前的模型处理提供便利。基于Mimics软件与CT数据制作人体心脏、大腿等多材料结构模型,并打印出相应的多材料模型。


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