CN104191619B - 一种3d打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印方法。在计算机中将需要打印的模型通过专业三维软件建模；根据所需打印模型尺寸修改细小结构造型，将直径小于或等于0.8mm，大于或等于0.4mm的圆形横截面柱体修改成同等边长的方形横截面等高柱体；将模型导入特定数字切片打印软件内，将模型生成N个Z轴横截面；通过FDM打印机载体将模型数据横截面沉积原材料，每一个横截面层对应沉积一个原材料层，依次从底层沿着Z轴向上逐层沉积横截面材料层。本发明具有较传统打印方法能得到最小/将近打印成形精度0.4mm、0.6mm以及0.8mm相等直径的圆形；在保证打印效率的同时，可保证所打印的模型结构强度高，不易损坏且不变形的特点。

Description

一种3D打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域。

背景技术

3D打印(3Dprinting)，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，依托横截面切片计算，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过对原材料进行热处理，使原材料依照所设计的三维模型横截面切片热熔，从而构造物体的技术。但是在FDM现有技术中，精度在最小/将近最小打印壁厚及尺寸时，打印精度是一个不可避免的问题，这导致在打印细小模型时最终得到的三维模型有可能出现收缩变形，从而影响三维模型的质量和外观。

目前FDM桌面级打印机的最小打印成形尺寸为0.4mm，最标准成形尺寸在2mm。但是一些模型结构需求会在0.4mm这个基础上有更高要求，而现有的桌面级打印机精度误差在最小壁厚成型0.4mm基础上为±0.2mm，除非成形壁厚为0.8mm之上才能达到±0.1mm的精度需求。这就导致了0.4mm～0.8mm成形壁厚细节产生变形等问题。

以下是部分相关现有专利技术：

1、3D打印方法及3D打印系统-201410142105.0。

2、3D打印方法及3D打印机-201310110637.1。

3、一种3D打印方法-201310474041.X。

4、一种3D打印方法-201310725898.4。

5、工程模型3D打印设备及方法-201410038089.0。

6、一种3D打印成型方法-201410182477.6。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种3D打印方法，其能打印结构不易变形的超细小圆柱。

本发明的技术方案是：一种3D打印方法，在计算机中将需要打印的模型建模；根据所需打印模型的尺寸，将底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体修改成高度等于圆柱体高度且长、宽均等于圆柱体底面直径的长方体；根据所构建的模型文件生成N个横截面；根据所生成的N个横截面逐层沉积原材料，每一个横截面层对应形成一个原材料层，依次从底层沿着Z轴向上沉积横截面材料层，从而打印出所需的实物模型。

所述3D打印方法包括以下步骤：

步骤一、建模：在计算机中将需要打印的模型通过三维模型制作软件建模；

步骤二、模型修改：根据所需打印模型尺寸修改细小结构造型，将底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体修改成与圆柱体高度相同的长方体，该长方体的长、宽均与圆柱体底面直径相同；

步骤三、生成横截面：将模型导入数字切片打印软件内，将模型生成N个Z轴横截面；

步骤四、进行打印：通过FDM打印机载体将模型数据横截面沉积原材料，每一个横截面层对应沉积一个原材料层,依次从底层沿着Z轴向上逐层沉积横截面材料层；

步骤五、完成：取出模型，去除支撑材料，得到所需的实物模型。

在步骤二中，当模型部分区域结构呈圆柱体结构且该区域结构为底面直径大于或等于0.4mm且小于或等于0.8mm的圆柱体时，将该圆柱体修改为高度与圆柱体高度相同且长、宽均等于底面直径的长方体。

通过改变模型打印的X/Y/Z轴高度角等的打印方法打印底面直径为0.4mm、0.6mm或者0.8mm的圆柱体模型。

当根数定位精度为X±0.1mm、Y±0.2mm，且圆柱体底面直径小于或等于0.8mm时，方形横截面精度轮廓打印为圆角±0.2mm。

所述步骤四中，利用3D打印X/Y轴定位识别精度进行方形横截面逐层熔融沉积原料拟类圆形横截面逐层熔融沉积原料，从而获得相较圆形横截面逐层熔融沉积原料更规则圆形的横截面结构沉积。

当模型部分区域结构的圆柱体底面直径小于或者等于0.8mm时，直接从3D打印切片软件端进行修改，即通过对切片软件进行程序修改，使其在对模型进行横截面切片计算处理时，遇到底面直径小于或者等于0.8mm的圆柱体便直接转变为高度等于圆柱体高度且长、宽均等于圆柱体底面直径的长方体进行切片计算。

本发明3D打印方法是一种FDM桌面级超细节打印补充技术方法，与现有的技术经验及发明不同的地方在于，可以配合现有的技术经验及发明使模型质量及外观更加好，解决了最小成形壁厚易变形的问题，并且是通过修改模型结构造型来获得自己需要的结构。本发明解决了FDM桌面级3D打印机在打印0.4mm～0.8mm之间超细小圆柱结构变形的问题，并且得到的圆柱较直接使用圆柱结构横截面打印效果好很多。采用本发明方法打印出来的圆柱体会比真的圆柱体模型结构更圆，并且结构会比之更牢固，在保证打印效率的同时，可保证所打印的模型结构强度高，不易损坏且不变形的特点。

附图说明

图1是本发明3D打印方法的模型修改示意图。

图2是本发明3D打印方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种3D打印方法。在计算机中将需要打印的模型通过专业三维软件建模；根据所需打印模型尺寸修改细小结构造型，将底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体1修改成与圆柱体高度相同的长方体2，该长方体的长、宽均与圆柱体底面直径相同；将模型导入特定数字切片打印软件内，将模型生成N个Z轴横截面；通过FDM打印机载体将模型数据横截面沉积原材料，每一个横截面层对应沉积一个原材料层，依次从底层沿着Z轴向上逐层沉积横截面材料层，从而打印出所需圆柱体。本发明具有较传统打印方法能得到打印成形精度高的底面直径为0.4mm至0.8mm的圆柱体；在保证打印效率的同时，可保证所打印的模型结构强度高，不易损坏且不变形的特点。

下面是对本发明做进一步的详细说明。

上述3D打印方法，具体流程是：

步骤一、在计算机中将需要打印的模型通过专业三维软件建模；建立所需打印的模型，其中包括底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体；

步骤二、根据所需打印模型尺寸修改细小结构造型，将底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体修改成高度等于圆柱体高度且长、宽均等于圆柱体底面直径的长方体；其中，当模型部分区域结构呈圆柱体结构，并且该结构为直径大于或等于0.4mm且小于或等于0.8mm的圆柱体结构时，通过在专业三维模型制作软件将模型圆柱体修改为高度等于圆柱体高度且长、宽均等于圆柱体底面直径的长方体。

步骤三、将模型导入特定数字切片打印软件内，将模型生成N个Z轴横截面。

步骤四、通过FDM打印机载体将模型数据横截面沉积原材料，每一个横截面层对应沉积一个原材料层,依次从底层沿着Z轴向上逐层沉积横截面材料层。

步骤五、当打印结束后，取出模型，如果有支撑材料就去除，最终获得所需的实物三维模型。

本发明与传统技术中的直接使用圆柱形打印相比较，通过改变模型打印的X/Y/Z轴高度角等的打印方法能得到打印成形精度更高、更接近0.4mm至0.8mm底面直径、圆形更加饱满美观的圆形柱体结构。目前FDM桌面级打印机所的最小打印成形尺寸为0.4mm，最标准成形尺寸在2mm。但是一些模型部分区域结构需求会达到0.4mm～0.8mm这个基数上，而现有的桌面级打印机精度误差在最小壁厚成型0.4mm～0.8mm基础上为±0.2mm，原因在于X/Y轴定位精度的根数会倾向X轴横梁移动滑竿，根数定位精度为X±0.1mm，Y±0.2mm除非成形壁厚为0.8mm之上才能达到±0.1mm根数的精度需求。这就导致了当模型部分区域结构在0.4mm～0.8mm尺寸根数时成形壁厚细节产生变形等问题。

所述步骤二中，(1)当模型部分区域结构呈圆柱体结构时，按照传统打印方法进行打印，由于最小/将近最小打印成形精度尺寸的问题，会造成此区域结构变形或者是打印失败。并且本发明主要是针对最小/将近最小打印成形精度尺寸在直径大于或等于0.4mm且小于或等于0.8mm的圆形横截面结构柱体，(2)将模型修改成正方形横截面边长等于直径(大于或等于0.4mm且小于或等于0.8mm)的与圆柱体等高的长方体，依据横截面在大于或等于0.4mm，小于或等于0.8mm根数定位精度为X±0.1mm，Y±0.2mm，且当横截面在小于或等于0.8mm时，方形横截面精度轮廓打印为圆角±0.2mm。

所述步骤四中，利用3D打印X/Y轴定位识别精度进行方形横截面逐层熔融沉积原料拟类圆形横截面逐层熔融沉积原料。从而获得相较圆形横截面逐层熔融沉积原料更规则圆形的横截面结构沉积。本发明与现有的技术经验及发明不同的地方在于，可以配合现有的技术经验及发明使模型质量及外观更加好。同时，本发明与现有技术经验及发明不同的地方在于解决了最小成形壁厚易变形的问题，并且是通过修改模型结构造型来获得自己需要的结构。本发明的优点在于解决了FDM桌面级3D打印机在打印0.4mm～0.8mm之间超细小圆柱结构变形的问题，并且得到的圆柱较直接使用圆柱结构横截面打印效果好很多。

本发明是一种FDM通用模型打印方法，通过本发明所公布的这种3D打印方法，可以解决传统打印方法在0.4mm、0.6mm以及0.8mm等尺寸的基础上得到的模型产生变形的技术问题。由于X/Y轴精度误差的变化，会使圆形横截面打印偏移形成椭圆横截面的根数错误，当X/Y轴精度误差的变化时，会使模型在横截面打印形成精度误差根数的变化，造成横截面沉积错误，前后左右的沉积错位。当模型部分区域结构为圆柱体且模型部分区域结构尺寸直径小于或者等于0.8mm(即该圆柱体底面直径)时，也可以直接从3D打印切片软件端进行修改，即通过对切片软件进行程序修改，使其在对模型进行横截面切片计算处理时，遇到底面直径小于或者等于0.8mm的圆柱体便直接转变为横截面边长均等于圆柱体底面直径(即横截面为等边正方形)且与圆柱体等高的长方体进行切片计算。

实施例一：

本发明提供一种3D打印方法，用以处理工业模型通过FDM技术进行3D打印而获得实物模型，包括以下步骤：

步骤一、建模：在计算机中将需要打印的模型通过三维模型制作软件建模，根据所提供图纸，按具体数据生产CAD模型；

步骤二、根据所述三维CAD模型具体尺寸数值，修改结构尺寸底面直径等于0.4mm的圆柱体，使之成为长、宽均为0.4mm且与圆柱体等高的正方形横截面长方体；

步骤三、将所生成三维CAD模型导入特定打印数据生产模型软件内进行数据切片处理，使之生成N个横截面；

步骤四、将生成的N个横截面的模型复制到存储卡或者直接通过USB进行打印，将材料准备好后直接进行加热材料，使材料沿着模型横截面逐层进行沉积形成实物模型；

步骤五、打印结束，取出模型，如果有支撑材料就去除，最终获取三维模型。

实施例二：

与实施例一不同的地方是，所述模型为手指结构部分的圆柱体形结构模型。所述圆柱体的底面直径和长方体的长、宽均为0.6mm。其他内容与实施例一相同。

实施例三：

与实施例一不同的地方是，所述模型为栏杆结构模型圆形横截面支柱模型。所述圆柱体的底面直径和长方体的长、宽均为0.8mm。其他内容与实施例一相同。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里描述的实例。

Claims (7)

1.一种3D打印方法，其特征是，在计算机中将需要打印的模型建模；根据所需打印模型的尺寸，将底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体修改成高度等于圆柱体高度且长、宽均等于圆柱体底面直径的长方体；根据所构建的模型文件生成N个横截面；根据所生成的N个横截面逐层沉积原材料，每一个横截面层对应形成一个原材料层，依次从底层沿着Z轴向上沉积横截面材料层，从而打印出所需的实物模型。

2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一、建模：在计算机中将需要打印的模型通过三维模型制作软件建模，包括底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体；

步骤二、模型修改：根据所需打印模型尺寸修改细小结构造型，将底面直径小于或等于0.8mm且大于或等于0.4mm的圆柱体修改成与圆柱体高度相同的长方体，该长方体的长、宽均与圆柱体底面直径相同；

步骤三、生成横截面：将模型导入数字切片打印软件内，将模型生成N个Z轴横截面；

步骤四、进行打印：通过FDM打印机载体将模型数据横截面沉积原材料，每一个横截面层对应沉积一个原材料层,依次从底层沿着Z轴向上逐层沉积横截面材料层；

步骤五、完成：取出模型，去除支撑材料，得到所需的实物模型。

3.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征是，在步骤二中，当模型部分区域结构呈圆柱体结构且该区域结构为底面直径大于或等于0.4mm且小于或等于0.8mm的圆柱体时，将该圆柱体修改为高度与圆柱体高度相同且长、宽均等于底面直径的长方体。

4.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征是，通过改变模型打印的X/Y/Z轴高度角的打印方法打印底面直径为0.4mm、0.6mm或者0.8mm的圆柱体模型。

5.根据权利要求3所述的3D打印方法，其特征是，当根数定位精度为X±0.1mm、Y±0.2mm，且圆柱体底面直径小于或等于0.8mm时，方形横截面精度轮廓打印为圆角±0.2mm。

6.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征是，所述步骤四中，利用3D打印X/Y轴定位识别精度进行方形横截面逐层熔融沉积原料拟类圆形横截面逐层熔融沉积原料，从而获得相较圆形横截面逐层熔融沉积原料更规则圆形的横截面结构沉积。

7.根据权利要求1或2所述的3D打印方法，其特征是，当模型部分区域结构的圆柱体底面直径小于或者等于0.8mm时，直接从3D打印切片软件端进行修改，即通过对切片软件进行程序修改，使其在对模型进行横截面切片计算处理时，遇到底面直径小于或者等于0.8mm的圆柱体便直接转变为高度等于圆柱体高度且长、宽均等于圆柱体底面直径的长方体进行切片计算。