CN104057616A - 引入成品薄材的机体可倾斜3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明引入成品薄材的机体可倾斜的3D打印机，包括机体可倾斜的3D打印机，薄材引入机构，支持激光烧结、烧熔工艺(SLS、SLM)的铺粉机构，供薄材引入机构或铺粉机构移动就位的导轨与驱动机构，在机体可倾斜3D打印机加工平顶中空体或多层蜂窝结构工件的平顶薄层时，薄材引入机构将成品薄材引入机体可倾斜的3D打印机的加工平台上的工件加工面，从而可采用SLS工艺或SLM工艺或FDM工艺或TDP工艺，在此引入薄材上继续加工，完成平顶中空体或多层蜂窝结构工件的加工。多层蜂窝结构工件在航天、海洋、工业、化工、医药、仓储、运输及防核、防化、防生物、防毒、防污染、防泄漏、防撞击、防压等各领域及实验室具有重要的潜在用途。

Description

引入成品薄材的机体可倾斜3D打印机

技术领域：

本发明涉及3D打印技术。

背景技术：

康子纯2014.1.10向国家知识产权局提出的机体可倾斜的3D打印机(申请号2014100109485)，可通过机体倾斜来加工中空体结构(如中空多面体，中空球体等)工件，尤其适用于加工多层蜂窝结构工件，为传统制造和目前的3D打印技术填补了一顶空白。不过，其缺陷是机体倾斜打印曲面法饯与z轴夹角r小于临界角r。的工件曲面，操作比较复杂，打印质量较难保证。尤其是打印多层蜂窝结构工件时，以3D打印机机体倾斜方式打印蜂窝结构顶部薄层，其质量较难保证，为克服这一缺陷，本发明以组合成品薄材来取代机体可倾斜3D打印机的倾斜打印平顶中空体结构工件的顶部薄层或多层蜂窝结构工件的顶部薄层，将成品薄材引入3D打印机(传统直立3D打印机或新型机体可倾斜的3D打印机)，省去平顶中空体工件的顶部薄层或多层蜂窝结构工件顶部薄层的打印，显然能提高整个工件的打印质量，对于打印大型容器的多层峰窝结构外壳，尤其具有重要意义。

发明内容：

为了提高平顶中空体结构工件尤其是平顶多层蜂窝结构工件的打印质量，简化打印过程，本发明将成品薄材(薄板、薄片、薄膜)引入3D打印机(传统3D打印机或新型机体可倾斜的3D打印机)，省去平顶中空体工件的顶部薄层或多层蜂窝结构工件顶部薄层的打印，使得采用FDM(熔融挤压自由成型)工艺或TDP(微滴喷射自由成型)工艺，能在目前的直立3D打印机上打印平顶中空体结构工件或平顶多层蜂窝结构工件；或采用SLS(激光烧结自由成型)工艺，或SLM(激光烧熔自由成型)工艺，或FDM工艺，TDP工艺，能在机体可倾斜3D打印机上打印平顶中空体结构工件或平顶多层蜂窝结构工件。由于传统直立3D打印机可理解为机体可倾斜3D打印机的特例(机体倾斜零度)，所以，此处只需叙述将成品薄材(薄板、薄片、薄膜)引入机体可倾斜3D打印机的情况就足够了。

本发明引入成品薄材(薄板、薄片、薄膜)的机体可倾斜3D打印机，包括：机体可倾斜的3D打印机，薄材引入机构，支持激光烧结工艺(SLS)的铺粉机构，供薄材引入机构或铺粉机构移动就位的导轨与驱动机构。所述机构可倾斜的3D打印机，其特征是，机体可倾斜的3D打印机固定在地面，该3D打印机依据加工的平顶中空体工件或多层蜂窝结构工件的性质和要求，选择配置SLS工艺、SLM工艺、FDM工艺，TDP工艺所需的喷头、喷嘴、激光器、微滴喷射喷头等部件；所述薄材引入机构，其特征是，薄材引入机构包括薄材存储及送进卷筒，引入薄材的送进臂，吸盘，热粘压辊筒；所述支持激光烧结工艺(SLS)、激光烧熔工艺(SLM)的铺粉机构，其特征是，铺粉机构包括供粉活塞缸和铺粉辊；所述供薄材引入机构或铺粉机构移动就位的导轨与驱动机构，其特征是，依据预先设计的薄材引入机构或铺粉机构与机体可倾斜3D打印机的相对位置，设计供薄材引入机构或铺粉机构准确移动就位的导轨与驱动机构。

本发明组合成品薄材的机体可倾斜3D打印机的使用方法是：若采用FDM工艺或TDP工艺加工平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件，首先将薄材引入机构由驱动机构沿导轨移动到与机体可倾斜3D打印机正确匹配的位置；然后，当用FDM工艺或TDP工艺加工到平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件的顶部薄层时，薄材引入机构的送进臂动作并用吸盘吸住薄材存贮及送进卷筒上底面涂覆热熔胶的薄材，将薄材水平引入机体可倾斜3D打印机的工件加工面即平顶中空体或多层蜂窝结构工件的顶部薄层加工面，继后热粘压辊筒滚过，将薄材紧压在中空体或多层蜂窝结构工件的平顶薄层加工面上，机体可倾斜的3D打印机上的激光器光束对薄材进行切割使之与薄材引入机构分离；同时，激光器光束依工件的该薄层成型轮廓线与截面，对薄材进行切割和烧熔打印，使成型薄材与此前打印好的工件紧密结为一体，并将薄材废料部分切割成网格以便于后续剔除，完成工件的该平顶薄层的加工；然后，机体可倾斜3D打印机运用其配置的FDM工艺或TDP工艺喷头喷嘴，在该薄材成型的平顶薄层面上依工件设计要求逐层打印，直到下一下平顶中空体或平顶多层蜂窝结构的顶部薄层出现，再重复薄材引入机构参入，将薄材引入，激光器光束切割薄材和烧熔薄材，FDM工艺或TDP工艺依工件设计要求逐层打印……；重复这个过程直到整个包括有平顶中空体或多层蜂窝结构的工件以FDM工艺或TDP工艺加薄材引入工艺全部打印完毕；

若采用SLS工艺、SLM工艺加工平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件，那么，首先将SLS工艺、SLM工艺的铺粉机构和薄材引入机构由驱动机构沿导轨移动到与机体可倾斜3D打印机正确匹配的位置；然后，当用SLS工艺或SLM工艺加工到平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件的顶部薄层时，机体可倾斜的3D打印机偏转90°以上，卸掉非成型的所有粉材；其后机体可倾斜3D打印机偏转返回直立位置；再后，薄材引入机构的送进臂动作并用吸盘吸住薄材，引入机体可倾斜的3D打印机的工件薄层加工面，经热粘压辊筒滚过，将薄材紧压在工件的顶部薄层加工面上；再后，机体可倾斜的3D打印机的激光器光束对薄材进行切割，使薄材与薄材引入机构分离；同时，激光器光束依工件的该薄层成型轮廓线与截面，分别对薄材进行虚线(间断性)切割和烧熔打印，使成型薄材与此前打印好的工作件紧密结为一体，并使薄材废料部分既便于清除，又不妨碍以后工序的铺粉机构的铺粉，完成工件的该平顶薄层的加工；然后，机体可倾斜的3D打印机运用其配置的激光器光束，与铺粉机构协作，在该引入薄材已加工面上铺粉和按设计工件轮廓线与截面进行SLS工艺或SLM工艺打印，逐层进行，直到下一个平顶中空体或平顶多层蜂窝结构工件的顶部薄层的加工；其后，机体可倾斜3D打印机偏转90°以上，卸掉非成型所有粉材和所引入薄材废料；再后，机体可倾斜3D打印机偏转返回直立位置，薄材引入机构引入新的薄材，机体可倾斜3D打印机的激光器光束对薄材进行切割……，按工件设计要求重复前述系列动作，逐层打印，直到整个包括有平顶中空体或多层蜂窝结构的工件，以SLS工艺或SLM工艺加薄材引入工艺全部打印完毕。

本发明引入成品薄材的机体可倾斜3D打印机及其使用方法，叙述完毕。

本发明可采用现行FDM工艺，TDP工艺，SLS工艺，SLM工艺，比较简单地加工出完美的平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件，尤其是可加工金属或其它材料的大型容器多层蜂窝结构外壳，(可整体加工，分段加工，分块加工再组装，焊接等等)，在航天、海洋以及其它核工业、化学工业、生物制药、交通运输、医学、仓储保管，防化防生物等所有涉及防泄露、防污染、防毒、防撞击容器的各个应用领域及相关实验室，都可望具有重要潜在用途。

具体实施方式：

以下述实施例进一步说明本发明。

实施例：

将机体可倾斜3D打印机固定在地面，铺粉机构及其地面导轨和驱动机构布置在机体可倾斜3D打印机两侧，薄材引入机构及其地面导轨和驱动机构布置在与铺粉机构及机体可倾斜3D打印机连线相垂直的位置，以铺粉机构及薄材引入机构都能分别与机体可倾斜的3D打印机正确匹配为度。于是，机体可倾斜3D打印机与此两者配合，能采用SLS工艺、SLM工艺或FDM工艺、TDP工艺，加工出所需要的平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件。

Claims (2)

1.本发明引入成品薄材(薄板、薄片、薄膜)的机体可倾斜3D打印机，包括：机体可倾斜的3D打印机，薄材引入机构，支持激光烧结工艺(SLS)的铺粉机构，供薄材引入机构或铺粉机构移动就位的导轨与驱动机构；所述机构可倾斜的3D打印机，其特征是，机体可倾斜的3D打印机固定在地面，该3D打印机依据加工的平顶中空体工件或多层蜂窝结构工件的性质和要求，选择配置SLS工艺、SLM工艺、FDM工艺，TDP工艺所需的喷头、喷嘴、激光器、微滴喷射喷头等部件；所述薄材引入机构，其特征是，薄材引入机构包括薄材存储及送进卷筒，引入薄材的送进臂，吸盘，热粘压辊筒；所述支持激光烧结工艺(SLS)、激光烧熔工艺(SLM)的铺粉机构，其特征是，铺粉机构包括供粉活塞缸和铺粉辊；所述供薄材引入机构或铺粉机构移动就位的导轨与驱动机构，其特征是，依据预先设计的薄材引入机构或铺粉机构与机体可倾斜3D打印机的相对位置，设计供薄材引入机构或铺粉机构准确移动就位的导轨与驱动机构。

2.根据权利要求1所述引入成品薄材的机体可倾斜3D打印机，其使用方法，特征在于：若采用FDM工艺或TDP工艺加工平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件，首先将薄材引入机构由驱动机构沿导轨移动到与机体可倾斜3D打印机正确匹配的位置；然后，当用FDM工艺或TDP工艺加工到平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件的顶部薄层时，薄材引入机构的送进臂动作并用吸盘吸住薄材存贮及送进卷筒上底面涂覆热熔胶的薄材，将薄材水平引入机体可倾斜3D打印机的工件加工面即平顶中空体或多层蜂窝结构工件的顶部薄层加工面，继后热粘压辊筒滚过，将薄材紧压在中空体或多层蜂窝结构工件的平顶薄层加工面上，机体可倾斜的3D打印机上的激光器光束对薄材进行切割使之与薄材引入机构分离；同时，激光器光束依工件的该薄层成型轮廓线与截面，对薄材进行切割和烧熔打印，使成型薄材与此前打印好的工件紧密结为一体，并将薄材废料部分切割成网格以便于后续剔除，完成工件的该平顶薄层的加工；然后，机体可倾斜3D打印机运用其配置的FDM工艺或TDP工艺喷头喷嘴，在该薄材成型的平顶薄层面上依工件设计要求逐层打印，直到下一下平顶中空体或平顶多层蜂窝结构的顶部薄层出现，再重复薄材引入机构参入，将薄材引入，激光器光束切割薄材和烧熔薄材，FDM工艺或TDP工艺依工件设计要求逐层打印……；重复这个过程直到整个包括有平顶中空体或多层蜂窝结构的工件以FDM工艺或TDP工艺加薄材引入工艺全部打印完毕；

若采用SLS工艺、SLM工艺加工平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件，那么，首先将SLS工艺、SLM工艺的铺粉机构和薄材引入机构由驱动机构沿导轨移动到与机体可倾斜3D打印机正确匹配的位置；然后，当用SLS工艺或SLM工艺加工到平顶中空体工件或平顶多层蜂窝结构工件的顶部薄层时，机体可倾斜的3D打印机偏转90°以上，卸掉非成型的所有粉材；其后机体可倾斜3D打印机偏转返回直立位置；再后，薄材引入机构的送进臂动作并用吸盘吸住薄材，引入机体可倾斜的3D打印机的工件薄层加工面，经热粘压辊筒滚过，将薄材紧压在工件的顶部薄层加工面上；再后，机体可倾斜的3D打印机的激光器光束对薄材进行切割，使薄材与薄材引入机构分离；同时，激光器光束依工件的该薄层成型轮廓线与截面，分别对薄材进行虚线(间断性)切割和烧熔打印，使成型薄材与此前打印好的工作件紧密结为一体，并使薄材废料部分既便于清除，又不妨碍以后工序的铺粉机构的铺粉，完成工件的该平顶薄层的加工；然后，机体可倾斜的3D打印机运用其配置的激光器光束，与铺粉机构协作，在该引入薄材已加工面上铺粉和按设计工件轮廓线与截面进行SLS工艺或SLM工艺打印，逐层进行，直到下一个平顶中空体或平顶多层蜂窝结构工件的顶部薄层的加工；其后，机体可倾斜3D打印机偏转90°以上，卸掉非成型所有粉材和所引入薄材废料；再后，机体可倾斜3D打印机偏转返回直立位置，薄材引入机构引入新的薄材，机体可倾斜3D打印机的激光器光束对薄材进行切割……，按工件设计要求重复前述系列动作，逐层打印，直到整个包括有平顶中空体或多层蜂窝结构的工件，以SLS工艺或SLM工艺加薄材引入工艺全部打印完毕。