CN105751503A - 一种三维打印平台以及三维打印机 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种三维打印平台以及三维打印机。所述三维打印平台包括用于支撑打印模型的第一表面，所述第一表面包括至少一打印区域，所述打印区域包括多条沟道，所述多条沟道均匀分布于所述打印区域，使所述打印区域的表面积大于所述打印区域的平面投影面积。该三维打印平台可以在打印模型的过程中无需人工添加粘合材料以及加热三维打印平台的步骤，通过物理方法使三维打印平台和打印模型容易地结合固定以及后续的相互分离。

Description

一种三维打印平台以及三维打印机

技术领域

本发明涉及熔积成型三维打印(FDM)领域，特别涉及一种三维打印平台以及具有该三维打印平台的三维打印机。

背景技术

熔积成型三维打印(FDM)技术是指将打印材料加热到某一超过材料熔点的温度之后，材料熔化为粘性半液态。通过喷嘴挤出打印材料，接触到打印平台或者之前打印的材料后降温凝固，形成一层固体。在程序的控制下，反复这一过程，一层一层堆叠出要求的三维模型的固体结构。

根据三维打印(FDM)技术的特性，在开始打印时，当打印材料(PLA)受高温融化挤出后，必须保证打印材料与打印平台之间的粘合固定需求，使打印材料在打印平台上形成一稳定的基础层，进而，以稳定的基础层为地基层，层层堆积实现实体模型成形，否则无法保证模型正常打印生成。因此，打印平台必需满足两个条件，一是能够与挤出的打印材料实现牢固紧密的结合，为打印模型上层做好稳固基础层；二是与打印材料之间易分离，不能与打印模型粘合太紧以致打印模型凝固后无法独立分离。

现有的打印平台和打印模型之间通常是通过粘合层粘合固定。具体来说，请参见图1和图2，其分别示出了理想状态下打印模型形成于打印平台上的结构示意图以及实际打印过程中打印模型出现局部翘边后的结构示意图。如图1所示，粘合层2’形成打印平台1’上，打印模型3’形成与粘合层2’上。其中，打印模型3’与打印平台1’之间通过粘合剂粘合层2’实现粘合固定。该粘合层一般可以使用涂抹液体胶水、喷涂油性粘合剂或者粘贴美纹纸等方式形成。

涂抹液体胶水一般是在打印平台的表面涂抹一层普通办公型液体糊状粘合胶水，通过打印平台加热把胶水烤干实现打印模型材料(PLA)和打印平台的粘合固定，可以实现快速粘合固定打印平台和打印模型，并且也比较容易相互分离。但这种方法需要人工干预，打印平台自身没有粘合功能。此外，胶水涂抹不均匀还会导致打印模型的基层出现局部翘边，因此，使用者必须均匀平整的将胶水涂抹在打印平台的打印区域内，否则若打印模型在打印的过程中出现局部翘边的情况，会导致模型最终作废。

喷涂油性粘合剂是将具有粘合特性但是没有颜色的透明自动喷漆喷涂在打印平台表面，实现打印模型和打印平台的粘合固定需求。喷涂油性粘合剂的方式相比涂抹液体胶水的方式来说具有实现更便捷、分布更均匀，并且模型的打印过程中也不会发生局部翘边的状况。但是长时间使用喷涂油性粘合剂的方式容易导致打印平台周边的机械运动部件以及电子部件产生影响，导致机器无法正常运行，而且还会损害机身美观性。

粘贴美纹纸是在模型打印前，打印平台上粘贴与打印模型的打印范围面积相适应的美纹纸。这种实现方法，既满足了粘合均匀度的需求又能避免影响机械原件的正常工作，并且在人工操作的效率上也相对比较节约时间，但是美纹纸的粘合效果不稳定，打印模型的底面也会存在局部翘边的弊端，而且在最终打印模型与打印平台分离的同时，易破坏美纹纸表面，导致在后续打印之前需要重新粘贴美纹纸，因此，该方式打印工作效率低下，模型打印整体成功率也一般。

由此可见，在实际打印的过程中由于打印模型3’和打印平台1’之间是通过粘合层2’以平面结合的方式固定的，换言之，打印模型3’和打印平台1’之间是物理平滑表面结合，而在打印的过程中会出现粘合层2’挥发和粘接不均匀的情况，因此，很容易导致打印模型3’出现局部翘边，如图2所示。若打印模型3’出现局部翘边后仍继续打印，则会相应导致打印模型3’的底面变形，甚至还会导致打印模型3’局部粘接不牢而带动整个打印模型3’脱离打印平台1’导致打印失败。并且若长时间连续的打印失败还会损坏三维打印机的重要部件。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三维打印平台以及三维打印机。该三维打印平台可以在打印模型的过程中无需人工添加粘合材料以及加热三维打印平台的步骤，通过物理方法使三维打印平台和打印模型容易地结合固定以及后续的相互分离。

根据本发明的一个方面提供一种三维打印平台，所述三维打印平台包括用于支撑打印模型的第一表面，所述第一表面包括至少一打印区域，所述打印区域包括多条沟道，所述多条沟道均匀分布于所述打印区域，使所述打印区域的表面积大于所述打印区域的平面投影面积。

优选地，所述打印区域包括：多条第一沟道，所述多条第一沟道相互平行，沿第一方向延伸；多条第二沟道，所述多条第二沟道相互平行，沿第二方向延伸，且与所述多条第一沟道相互交错，在所述打印区域形成多个凸起部。

优选地，所述第一沟道与所述第二沟道均为直线型沟道。

优选地，所述多条第一沟道之间的间距相等，所述多条第二沟道之间的间距相等，每个所述凸起部的横截面均为平行四边形，且横截面面积相等。

优选地，所述多条第一沟道之间的间距与所述多条第二沟道之间的间距相等，每个所述凸起部的横截面均为菱形。

优选地，所述第一方向垂直于所述第二方向，每个所述凸起部的横截面均为正方形。

优选地，所述沟道的深度为1～3mm。

优选地，所述第一沟道的宽度为相邻的两条所述第一沟道之间的间距的五分之一至十分之一；所述第二沟道的宽度为相邻的两条所述第二沟道之间的间距的五分之一至十分之一。

优选地，所述第一沟道的宽度与所述第二沟道的宽度相等。

优选地，所述第一沟道和所述第二沟道的宽度为0.3～0.7mm。

优选地，所述三维打印平台包括：至少一个通孔；以及至少一个磁铁，对应设置于所述通孔中，用于与一三维打印机相配接。

根据本发明的另一个方面，还提供一种三维打印机，所述三维打印机包括上述的三维打印平台。

相比于现有技术，本发明提供的三维打印平台以及三维打印机通过本发明的三维打印平台以及具有该三维打印平台的三维打印机通过在三维打印平台的打印区域设置多条沟道，在三维打印平台的打印区域表面形成凹凸不平的结构。在三维打印过程中形成打印模型的打印材料会先填充于沟道中，而沟道的设置可以增大了打印区域的表面积，进而相比现有的三维打印平台来说，增大了与形成打印模型底部的打印材料之间的接触面积，增大了打印模型与三维打印平台之间的固着力。从而可以无需使用现有的粘合层，仅仅利用打印模型的打印材料加热后的易塑特性，即可在打印模型与三维打印平台之间实现互相填充、紧密融合的衔接固定，并且后续打印模型与三维打印平台之间的相互分离也较为容易。并且由于无需使用粘合层，因此，具有该三维打印平台的三维打印机在打印开始前无需人工进行任何操作，也不需要打印平台加热，大大节约了打印成本以及打印时间。

此外，由于三维打印平台还包括通孔还设有磁铁，通过磁铁可以与三维打印机上相应的螺丝相互吸附固定，因此，当三维打印完毕后，可以将该三维打印平台快速取下，具有打印模型和三维打印平台之间便于分离、三维打印平台便于清理等优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为理想状态下打印模型形成于打印平台上的结构示意图；

图2为实际打印过程中打印模型出现局部翘边后的结构示意图；

图3为本发明的三维打印平台的立体图；

图4为本发明的三维打印平台的俯视图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为图5中B-B处的剖面结构示意图；以及

图7为当打印模型形成于本发明的三维打印平台后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术内容进行进一步地说明。

请参见图3和图4，其分别示出了本发明的三维打印平台的立体图以及俯视图。具体来说，在本发明的优选实施例中，三维打印平台1包括用于支撑打印模型的第一表面(图4中所示的表面即为第一表面)，所述第一表面包括至少一打印区域11，打印区域11包括多条沟道12，多条沟道12均匀分布于打印区域11内，使打印区域11的表面积大于打印区域11的平面投影面积。需要说明的是，上述打印区域11的表面积是指包括沟道侧壁在内的打印区域11的所有表面的面积；打印区域11的平面投影面积是指图4所示的虚线所围成的区域的面积。打印区域11平面投影的尺寸优选地为120mm×130mm。

在图3和图4所示的优选实施例中，三维打印平台1大致为一厚度为3～7mm的矩形平台。三维打印平台1优选地由透明的亚克力材料制成。三维打印平台边缘的四个角均为圆角，其倒角半径为5mm，从而在使用者操作的过程中有效地保护使用者。

请参见图5和图6，其示出了三维打印平台的局部放大图以及剖面结构示意图。具体来说，为了更清楚地显示打印区域11内的沟道12，图5和图6对图4的A处进行放大并以此为例进行说明，图6为图5中B-B处的截面结构示意图。在图3至图6所示实施例中，打印区域11包括：多条第一沟道121和多条第二沟道122。多条第一沟道121之间相互平行，并且沿第一方向延伸。多条第二沟道122之间相互平行，并且沿第二方向延伸。多条第二沟道122与多条第一沟道121相互交错，在打印区域11内形成多个相对于第一沟道121和第二沟道122凸出的凸起部13。其中，第一方向为图5所示的X轴方向，第二方向为图5所示的Y轴方向。在本发明的优选实施中，第一沟道121和第二沟道122的深度为1～3mm。第一沟道121的宽度与第二沟道122的宽度相等。第一沟道121的宽度为相邻的两条第一沟道121之间间距(即两条相邻的第一沟道121之间的一个凸起部13的宽度)的五分之一至十分之一，类似地，第二沟道122的宽度为相邻的两条第二沟道122之间间距(即两条相邻的第二沟道122之间的一个凸起部13的宽度)的五分之一至十分之一。进一步优选地，第一沟道121和第二沟道122的宽度范围可以为0.3～0.7mm。

在图3至图6所示的优选实施例中，第一沟道与121和第二沟道122均为直线型沟道。多条第一沟道121之间的间距相等，多条第二沟道122之间的间距相等。即每两条相邻的第一沟道121之间的间距相等；类似地，每两条相邻的第二沟道122之间的间距相等。进一步优选地，在图3至图6所示实施例中，多条第一沟道121之间的间距与多条第二沟道122之间的间距相等。且第一方向与第二方向相垂直。多条第一沟道121与多条第二沟道122交错形成的多个凸起部13的横截面均为正方形，且每个凸起部13的横截面面积相等。

需要说明的是，在本发明的一些其他实施例中，第一沟道121以及第二沟道122的布置方式以及第一沟道121和第二沟道122交错后形成的凸起部13的横截面的形状是可以进行变化的。例如多条第一沟道121之间的间距与多条第二沟道122之间的间距可以是不相等的或者第一方向与第二方向之间也可以不垂直；相应地，在这些实施例中，每个凸起部13的横截面可以是矩形、菱形或者平行四边形。这些实施例均可予以实现，在此不予赘述。

进一步请参见图7，其示出了当打印模型形成于本发明的三维打印平台后的结构示意图。具体来说，当打印模型3形成于图7所示的三维打印平台1的打印区域11过程中，由于打印区域11包括多条第一沟道121以及多条第二沟道122(图7中仅示出了第二沟道122)，形成打印模型3的打印材料会先填充于第一沟道121以及第二沟道122中，而第一沟道121和第二沟道122的设置增大了打印区域11的表面积，进而相比如图1和图2中现有的三维打印平台1’来说，增大了与形成打印模型3底部的打印材料之间的接触面积，增大了打印模型3与三维打印平台1之间的固着力，因此，可以在无需使用现有的粘合层2’的基础上，使三维打印平台1与打印模型3结合固定，并且后续打印模型3与三维打印平台1之间的相互分离也较为容易。

进一步地，在发明的优选实施例中，三维打印平台1还包括至少一个通孔15以及至少一个磁铁16。磁铁16对应设置于通孔15中。例如可以在通孔处设置一限位卡槽，将磁铁16固定于通孔15的限位卡槽中。磁铁16可用于与一台三维打印机相配接。具体来说，如图3和图4所示，三维打印平台1包括三个通孔15以及三个磁铁16。每个通孔15均具有一限位卡槽(图中未示出)，每个磁铁16均固定于所述限位卡槽中。优选地，磁铁16可以是一个直径为6mm厚度为2mm的强力磁铁。磁铁16可以与三维打印机上相应的螺丝相互吸附固定，从而可以实现三维打印平台1与三维打印机之间的快速安装和拆卸、满足相应的打印需求。

需要说明的是，在本发明的一些实施例中，通孔15也可以不设有限位卡槽，磁铁16以过盈配合的方式直接卡入通孔15中。而在本发明的另一些实施例中，三维打印平台1也可以使用平头螺丝直接与三维打印机相连接，即三维打印平台1无需磁铁16，而直接使用平头螺丝通过通孔15与三维打印机旋紧连接。这些实施例同样可以实现，在此不予赘述。

进一步地，本发明还提供一种三维打印机，所述三维打印机包括上述图3至图6所示的三维打印平台。使用该三维打印平台的三维打印机在进行三维打印的过程中，在打印开始之前可以无需人工进行任何操作(如现有技术中需要形成粘合层2’)，也无需对三维打印平台1进行加热，因此，可以节约大量的打印成本和打印时间。此外，由于三维打印平台1的通孔15还设有磁铁16，通过磁铁16可以与三维打印机上相应的螺丝相互吸附固定，因此，当三维打印完毕后，可以将该三维打印平台1快速取下，具有打印模型和三维打印平台之间便于分离、三维打印平台便于清理等优点。

综上所述，结合上述图3至图7所示的实施例，本发明的三维打印平台以及具有该三维打印平台的三维打印机通过在三维打印平台的打印区域设置多条沟道，在三维打印平台的打印区域表面形成凹凸不平的结构。在三维打印过程中形成打印模型的打印材料会先填充于沟道中，而沟道的设置可以增大了打印区域的表面积，进而相比现有的三维打印平台来说，增大了与形成打印模型底部的打印材料之间的接触面积，增大了打印模型与三维打印平台之间的固着力。从而可以无需使用现有的粘合层，仅仅利用打印模型的打印材料加热后的易塑特性，即可在打印模型与三维打印平台之间实现互相填充、紧密融合的衔接固定，并且后续打印模型与三维打印平台之间的相互分离也较为容易。并且由于无需使用粘合层，因此，具有该三维打印平台的三维打印机在打印开始前无需人工进行任何操作，也不需要打印平台加热，大大节约了打印成本以及打印时间。

此外，由于三维打印平台还包括通孔还设有磁铁，通过磁铁可以与三维打印机上相应的螺丝相互吸附固定，因此，当三维打印完毕后，可以将该三维打印平台快速取下，具有打印模型和三维打印平台之间便于分离、三维打印平台便于清理等优点。

虽然本发明已以优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种三维打印平台，其特征在于，所述三维打印平台包括用于支撑打印模型的第一表面，所述第一表面包括至少一打印区域，所述打印区域包括多条沟道，所述多条沟道均匀分布于所述打印区域，使所述打印区域的表面积大于所述打印区域的平面投影面积。

2.根据权利要求1所述的三维打印平台，其特征在于，所述打印区域包括：

多条第一沟道，所述多条第一沟道相互平行，沿第一方向延伸；

多条第二沟道，所述多条第二沟道相互平行，沿第二方向延伸，且与所述多条第一沟道相互交错，在所述打印区域形成多个凸起部。

3.根据权利要求2所述的三维打印平台，其特征在于，所述第一沟道与所述第二沟道均为直线型沟道。

4.根据权利要求3所述的三维打印平台，其特征在于，所述多条第一沟道之间的间距相等，所述多条第二沟道之间的间距相等，每个所述凸起部的横截面均为平行四边形，且横截面面积相等。

5.根据权利要求4所述的三维打印平台，其特征在于，所述多条第一沟道之间的间距与所述多条第二沟道之间的间距相等，每个所述凸起部的横截面均为菱形。

6.根据权利要求5所述的三维打印平台，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向，每个所述凸起部的横截面均为正方形。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的三维打印平台，其特征在于，所述沟道的深度为1～3mm。

8.根据权利要求2至6中任一项所述的三维打印平台，其特征在于，所述第一沟道的宽度为相邻的两条所述第一沟道之间的间距的五分之一至十分之一；所述第二沟道的宽度为相邻的两条所述第二沟道之间的间距的五分之一至十分之一。

9.根据权利要求8所述的三维打印平台，其特征在于，所述第一沟道的宽度与所述第二沟道的宽度相等。

10.根据权利要求8所述的三维打印平台，其特征在于，所述第一沟道和所述第二沟道的宽度为0.3～0.7mm。

11.根据权利要求1至6或9或10中任一项所述的三维打印平台，其特征在于，所述三维打印平台包括：

至少一个通孔；以及

至少一个磁铁，对应设置于所述通孔中，用于与一三维打印机相配接。

12.一种三维打印机，其特征在于，所述三维打印机包括如权利要求1至11中任一项所述的三维打印平台。