CN105109042A - 一种3d打印系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印系统，其包括：沿X方向依次排列的第1至第N个打印头组，每一打印头组包括沿Y方向排列的M个打印喷头并配置有相应的紫外光源；至少可沿X方向移动的打印载台，所述打印载台从第n个打印头组的下方移动至第n+1个打印头组的下方时，所述打印载台与第n+1个打印头组的打印喷头的垂直距离，相比于所述打印载台与第n个打印头组的打印喷头的垂直距离增加了一个长度，该长度等于第n+1个打印头组所要打印的第n+1层材料层的厚度；计算机控制系统，用于控制所述第1至第N个打印头组进行打印，并控制所述打印载台移动；其中，N、M为大于1的整数，n＝1、2、3、…、N-1。

Description

一种3D打印系统

技术领域

本发明属于3D打印技术领域,尤其涉及一种3D打印系统。

背景技术

3D打印是快速成型技术的一种，是一种以数字文件为基础，使用粉末或者可固化材料，通过逐层打印的方式来制造产品的技术，与传统制造业采用的减材制造技术形成鲜明的对比，3D打印是一种增材制造技术，是通过一层层材料的叠加形成最终的产品。3D打印技术中较为主流的技术包括：熔融沉积成型技术(Fuseddepositionmode1ing，FDM)，光固化立体成型技术(Stereo1ithography，SLA)，选择性激光烧结技术(Se1ectivelasersintering，SLS)，三维打印技术(3Dpringting，3DP)等。

其中，SLA打印机是最早商用的打印机之一，这类打印机利用紫外光固化光敏树脂形成打印层，打印完一层后支撑平台向下移动一定距离(一个打印层的厚度)让光敏树脂层重新覆盖在前一层打印面上，然后继续进行固化。如图1所示的传统的3D打印机的结构示意图，该3D打印机包括打印平台1以及位于打印平台1上方的移动支撑架2，所述移动支撑架2上固定安装有一个打印喷头3和一个紫外光源4，所述移动支撑架2在计算机系统(附图中未示出)的控制下，带动打印喷头3和紫外光源4在X-Y平面内移动。其打印的过程如下：首先，固定打印平台1，移动支撑架2带动打印喷头3和紫外光源4在X-Y平面内移动，打印出第一层材料层5a；然后，将打印平台1沿Z方向向下移动(远离打印喷头3的方向)一个打印层的厚度，移动支撑架2在此带动打印喷头3和紫外光源4在X-Y平面内移动，在第一层材料层5a上打印出第二层材料层5b；重复以上的步骤，最终打印出由多层材料层组成的成型成品。

目前，SLA打印机打印精度可以到达10微米级别，打印精度高。但是，如上所述的打印机，打印一层材料层时，打印喷头需要在X-Y平面内多次往复扫描，打印速度慢。如何提升打印速度是目前3D打印需要解决的一个问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明首先提供了一种3D打印系统，该3D打印系统可形成流水线作业的方式依次打印待成型产品的多层材料层，提高了3D打印的速度，提升效率，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种3D打印系统，该系统包括：沿X方向依次排列的第1至第N个打印头组，用于依次打印待成型产品的第1至第N层材料层；每一打印头组包括沿Y方向排列的M个打印喷头并配置有相应的紫外光源；至少可沿X方向移动的打印载台，所述打印载台从第n个打印头组的下方移动至第n+1个打印头组的下方时，所述打印载台与第n+1个打印头组的打印喷头的垂直距离，相比于所述打印载台与第n个打印头组的打印喷头的垂直距离增加了一个长度，该长度等于第n+1个打印头组所要打印的第n+1层材料层的厚度；计算机控制系统，用于控制所述第1至第N个打印头组进行打印，并控制所述打印载台移动；其中，N、M为大于1的整数，n＝1、2、3、…、N-1。

优选地，所述第1至第N个打印头组位于同一水平线上，所述打印载台还可沿Z方向移动；所述打印载台从第n个打印头组的下方移动至第n+1个打印头组的下方时，所述打印载台沿Z方向远离所述第n+1个打印头组移动一个所述长度。

优选地，所述第1至第N个打印头组位于不同的水平线上，以所述打印载台所在的平面为基准，第n+1个打印头组的打印喷头高度，相比于第n个打印头组的打印喷头的高度增加了一个所述长度。

其中，第n+1个打印头组与第n个打印头组之间的距离，至少使得所述打印载台移动至第n+1个打印头组的下方时，所述第n+1个打印头组的打印喷头位于待打印的第n+1层材料层的起始点。

其中，每一打印头组还连接有打印材料存储盒，用于向每一打印头组提供打印材料。

其中，所述打印载台上设置有打印基底，第1至第N层材料层依次打印于所述打印基底上。

相比于现有技术，本发明实施例提供的3D打印系统，沿X方向依次排列地固定设置第1至第N个打印头组，打印载台沿X方向前进时，第1至第N个打印头组依次打印待成型产品的第1至第N层材料层，形成流水线作业的方式，并且打印系统中各组件之间(打印载台与打印头组之间)相对移动的方式相比于现有技术更为简单，提高了3D打印的速度，提升效率，降低生产成本。

附图说明

图1是传统的3D打印机的结构示意图。

图2是本发明实施例1提供的3D打印系统的结构示意图。

图3是本发明实施例1中的打印头组的结构示意图。

图4是本发明实施例2提供的3D打印系统的结构示意图。

具体实施方式

如前所述，本发明的目的是为了提升3D打印速度，提供了一种3D打印系统，该系统包括：沿X方向依次排列的第1至第N个打印头组，用于依次打印待成型产品的第1至第N层材料层；每一打印头组包括沿Y方向排列的M个打印喷头并配置有相应的紫外光源；至少可沿X方向移动的打印载台，所述打印载台从第n个打印头组的下方移动至第n+1个打印头组的下方时，所述打印载台与第n+1个打印头组的打印喷头的垂直距离，相比于所述打印载台与第n个打印头组的打印喷头的垂直距离增加了一个长度，该长度等于第n+1个打印头组所要打印的第n+1层材料层的厚度；计算机控制系统，用于控制所述第1至第N个打印头组进行打印，并控制所述打印载台移动；其中，N、M为大于1的整数，n＝1、2、3、…、N-1。该3D打印系统可形成流水线作业的方式依次打印待成型产品的多层材料层，提高了3D打印的速度，提升效率，降低生产成本。

下面将结合附图以及具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

实施例1

本实施例中以待成型产品由3层(即N的取值为3)材料层组成为例进行说明。参阅图2和图3，该3D打印系统包括沿X方向依次排列的第1至第3个打印头组10a、10b、10c和相对地位于打印头组10a、10b、10c下方的打印载台20。当打印载台20沿X方向移动前进时，第1至第3个打印头组10a、10b、10c用于在打印载台20上依次打印待成型产品30的第1至第3层材料层30a、30b、30c。其中，每一打印头组10a、10b、10c包括沿Y方向排列的M个打印喷头101并配置有相应的紫外光源102。需要说明的，M的数值不需要做具体限定，可根据打印的材料层的宽度选择具体的印喷头101的数量。在打印头组10a、10b、10c相对移动的方向上，紫外光源102位于打印喷头101的后方，打印喷头101喷出光敏树脂材料后，紫外光源102照射使光敏树脂材料固化。

其中，如图2所示的，该3D打印系统还包括计算机控制系统40，其主要用于控制每一打印头组10a、10b、10c进行打印，并控制所述打印载台20移动。每一打印头组10a、10b、10c还连接有打印材料存储盒103，用于向每一打印头组10a、10b、10c提供打印材料(光敏树脂材料)。所述打印载台20上还设置有打印基底201，各层材料层30a、30b、30c依次打印于所述打印基底201上形成最终的成型产品30。

本实施例中，如图2所示的，第1至第3个打印头组10a、10b、10c中的打印喷头101位于同一水平线上，所述打印载台20在沿X方向移动前进的同时还可沿Z方向移动。本实施例的3D打印系统打印出成型产品30的步骤具体包括：

S1、打印载台20位于第1个打印头组10a的下方，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向移动前进，同时计算机控制系统40控制第1个打印头组10a在打印基底201上打印出第1层材料层30a。

S2、打印完成第1层材料层30a后，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，直至第2个打印头组10b的下方，同时，计算机控制系统40还控制打印载台20沿Z方向远离所述第2个打印头组10b移动一个长度H1，该长度H1等于第2个打印头组10b所要打印的第2层材料层30b的厚度。需要说明的是，第2个打印头组10b与第1个打印头组10a之间的距离，至少使得打印载台20移动至第2个打印头组10b的下方时，所述第2个打印头组10b的打印喷头101位于待打印的第2层材料层30b的起始点。此时，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，同时计算机控制系统40控制第2个打印头组10b在第1层材料层30a上打印出第2层材料层30b。

S3、打印完成第2层材料层30b后，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，直至第3个打印头组10b的下方，同时，计算机控制系统40还控制打印载台20沿Z方向远离所述第3个打印头组10c移动一个长度H2，该长度H2等于第3个打印头组10c所要打印的第3层材料层30c的厚度。需要说明的是，第3个打印头组10c与第2个打印头组10b之间的距离，至少使得打印载台20移动至第3个打印头组10c的下方时，所述第3个打印头组10c的打印喷头101位于待打印的第3层材料层30c的起始点。此时，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，同时计算机控制系统40控制第3个打印头组10c在第2层材料层30b上打印出第3层材料层30c，最终打印出成型产品30。

以上的实施例中，取值N＝3仅仅是作为一个具体的例子，可想而知的是，当待成型产品包括更多层材料层时，可以增加更多组的打印头组，然后参照上述例子中的步骤S2和S3重复进行，即可实现打印更多层材料层。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是，本实施例中的多个打印头组位于不同的水平线上，打印载台只需要在X方向上移动前进，不需要在Z方向上移动。具体地，如图4所示，沿X方向依次排列的第1至第3个打印头组10a、10b、10c位于不同的水平线上，其中，以打印载台20所在的平面为基准，第2个打印头组10b的打印喷头101高度，相比于第1个打印头组10a的打印喷头101的高度增加了一个长度h1，该长度h1等于第2个打印头组10b所要打印的第2层材料层30b的厚度；第3个打印头组10c的打印喷头101高度，相比于第2个打印头组10b的打印喷头101的高度增加了一个长度h2，该长度h2等于第3个打印头组10c所要打印的第3层材料层30c的厚度。

本实施例的3D打印系统打印出成型产品30的步骤具体包括：

S1、打印载台20位于第1个打印头组10a的下方，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向移动前进，同时计算机控制系统40控制第1个打印头组10a在打印基底201上打印出第1层材料层30a。

S2、打印完成第1层材料层30a后，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，直至第2个打印头组10b的下方。需要说明的是，第2个打印头组10b与第1个打印头组10a之间的距离，至少使得打印载台20移动至第2个打印头组10b的下方时，所述第2个打印头组10b的打印喷头101位于待打印的第2层材料层30b的起始点。此时，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，同时计算机控制系统40控制第2个打印头组10b在第1层材料层30a上打印出第2层材料层30b。

S3、打印完成第2层材料层30b后，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，直至第3个打印头组10b的下方。需要说明的是，第3个打印头组10c与第2个打印头组10b之间的距离，至少使得打印载台20移动至第3个打印头组10c的下方时，所述第3个打印头组10c的打印喷头101位于待打印的第3层材料层30c的起始点。此时，计算机控制系统40控制打印载台20沿X方向继续移动前进，同时计算机控制系统40控制第3个打印头组10c在第2层材料层30b上打印出第3层材料层30c，最终打印出成型产品30。

以上的实施例中，取值N＝3仅仅是作为一个具体的例子，可想而知的是，当待成型产品包括更多层材料层时，可以增加更多组的打印头组，相邻两个打印头组之间的高度差参照上述实施例进行，即可实现打印更多层材料层。

综上所述，本发明实施例提供的3D打印系统，沿X方向依次排列地固定设置第1至第N个打印头组，打印载台沿X方向前进时，第1至第N个打印头组依次打印待成型产品的第1至第N层材料层，形成流水线作业的方式，并且打印系统中各组件之间(打印载台与打印头组之间)相对移动的方式相比于现有技术更为简单，提高了3D打印的速度，提升效率，降低生产成本。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种3D打印系统，其特征在于，包括：

沿X方向依次排列的第1至第N个打印头组，用于依次打印待成型产品的第1至第N层材料层；每一打印头组包括沿Y方向排列的M个打印喷头并配置有相应的紫外光源；

至少可沿X方向移动的打印载台，所述打印载台从第n个打印头组的下方移动至第n+1个打印头组的下方时，所述打印载台与第n+1个打印头组的打印喷头的垂直距离，相比于所述打印载台与第n个打印头组的打印喷头的垂直距离增加了一个长度，该长度等于第n+1个打印头组所要打印的第n+1层材料层的厚度；

计算机控制系统，用于控制所述第1至第N个打印头组进行打印，并控制所述打印载台移动；

其中，N、M为大于1的整数，n＝1、2、3、…、N-1。

2.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述第1至第N个打印头组位于同一水平线上，所述打印载台还可沿Z方向移动；所述打印载台从第n个打印头组的下方移动至第n+1个打印头组的下方时，所述打印载台沿Z方向远离所述第n+1个打印头组移动一个所述长度。

3.根据权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，第n+1个打印头组与第n个打印头组之间的距离，至少使得所述打印载台移动至第n+1个打印头组的下方时，所述第n+1个打印头组的打印喷头位于待打印的第n+1层材料层的起始点。

4.根据权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，每一打印头组还连接有打印材料存储盒，用于向每一打印头组提供打印材料。

5.根据权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，所述打印载台上设置有打印基底，第1至第N层材料层依次打印于所述打印基底上。

6.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述第1至第N个打印头组位于不同的水平线上，以所述打印载台所在的平面为基准，第n+1个打印头组的打印喷头高度，相比于第n个打印头组的打印喷头的高度增加了一个所述长度。

7.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，第n+1个打印头组与第n个打印头组之间的距离，至少使得所述打印载台移动至第n+1个打印头组的下方时，所述第n+1个打印头组的打印喷头位于待打印的第n+1层材料层的起始点。

8.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，每一打印头组还连接有打印材料存储盒，用于向每一打印头组提供打印材料。

9.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，所述打印载台上设置有打印基底，第1至第N层材料层依次打印于所述打印基底上。