CN105881903A - 用于3d打印机的成型端线型扫描成型控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，包括用于设置在3D打印机上的扫描成型机构；所述扫描成型机构为通过线型扫描成型方式实现3D打印成型的扫描成型机构。本发明还公开了一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法，包括扫描成型机构准备步骤和打印步骤。本发明的用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法及装置，其在加快3D打印机的打印速度的同时，还能够保证打印后成型的产品的质量；该种方式适用于挤出成型、光敏树脂激光固化成型、粉末激光烧结成型和熔丝成型等多种成型方式的3D打印机，适用范围广。

Description

用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法及装置

技术领域

本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法及装置。

背景技术

当前的3D打印机种类包括挤出成型、光敏树脂激光固化成型、粉末激光烧结成型和熔丝成型等多种成型方式的3D打印机。然而，这些3D打印机都是采用单点扫描成型方式。例如挤出成型式3D打印机的喷嘴出料口为一个正圆形孔；而光敏树脂激光固化成型式3D打印机则采用单束激光固化形式进行打印。单点扫描成型方式限制了每条移动路径上的扫描成型面积。

在挤出成型式3D打印机中，如果单纯扩大喷嘴出料口的直径，会严重影响成型的外观和精度，导致产品质量的下降。在建筑3D打印机中，口径较大的的出料口需要使用粘度更高的特种混凝土，材料的选择范围比较窄。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法及装置，其在加快3D打印机的打印速度的同时，还能够保证打印后成型的产品的质量；该种方式适用于挤出成型、光敏树脂激光固化成型、粉末激光烧结成型和熔丝成型等多种成型方式的3D打印机，适用范围广。

为实现上述目的，本发明公开了一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，包括用于设置在3D打印机上的扫描成型机构；所述扫描成型机构为通过线型扫描成型方式实现3D打印成型的扫描成型机构。

作为本发明的进一步改进，其还包括通过改变所述扫描成型机构的长边与其扫描成型路径之间的夹角来改变其扫描成型线宽的转向电机，所述转向电机为由数字化精确控制的转向电机。

作为本发明的更进一步改进，所述扫描成型机构为用于设置在挤出堆积成型式3D打印机上的线型挤出扫描成型机构，扫描成型机构出料通道的截面结构为多孔线型排列结构或长条形结构的喷嘴。

作为本发明的更进一步改进，所述喷嘴的出料方向与扫描平面的夹角小于90度。

作为本发明的更进一步改进，所述扫描成型机构为用于设置在液态光敏树脂激光固化成型式3D打印机上的扫描成型机构，扫描成型机构为能实现多束激光并列协同固化成型的激光器或能实现长条状激光线型扫描固化成型的激光器。

作为本发明的更进一步改进，所述扫描成型机构为用于设置在粉末激光烧结成型式3D打印机上的扫描成型机构，扫描成型机构为能实现多束激光并列协同烧结成型的激光器或能实现长条状激光线型扫描烧结成型的激光器。

作为本发明的更进一步改进，所述扫描成型机构为用于设置在直接熔丝堆积成型式3D打印机上的扫描成型机构，扫描成型机构为能实现多丝并列协同熔丝堆积成型或扁条熔丝堆积成型的熔丝。

一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)扫描成型机构准备步骤：根据3D打印的需要，将所述扫描成型机构移动至原点；

2)打印步骤：扫描成型机构在扫描成型平面上移动，扫描成型机构根据打印的需要通过线型扫描成型方式在相应位置上进行3D打印。

作为本发明的进一步改进，所述打印步骤为：扫描成型机构在扫描成型平面上移动；转向电机通过数字化精确控制，使扫描成型机构与其扫描成型平面之间沿竖直方向相对旋转一定角度，从而使扫描成型机构的长边与扫描成型路径之间能够根据打印的需要形成各种角度以此来按打印需要调整线型扫描成型的线宽。

有益效果

与现有技术相比，本发明的用于3D打印机成型端的线型扫描成型控制方法及装置有以下优点：

1、扫描成型机构由原来的点状扫描打印改为线型扫描打印，使每一次的打印成型面积更大，从而在不影响打印质量的同时提升了打印速度，提高了3D打印的效率；

2、其还包括转向电机，根据打印的需要，转向电机能使扫描成型机构成型端的长边与扫描成型路径之间形成各种角度以此来按打印需要调整线型扫描成型的线宽，从而使扫描成型机构能够适应多种尺寸要求的打印区域，即使是打印宽度较窄的区域或尖角，扫描成型机构也能进行打印；

3、扫描成型机构可以是喷嘴，喷嘴的出料通道的截面结构为多孔并列结构或长条形结构；适用于挤出成型式的3D打印机；

4、用于挤出成型的喷嘴的出料方向与扫描平面的夹角可以小于90度，当喷嘴停止出料时，即使使用粘度较弱的打印材料，打印材料也不容易从喷嘴的出料口处往下掉，从而使其在打印材料上有更多的选择；

5、扫描成型机构可以是能实现多束激光并列协同成型的激光器或能实现长条状激光线型扫描成型的激光器，适用于光敏树脂激光固化成型和粉末激光烧结成型的3D打印机；

6、扫描成型机构可以是能实现多丝并列协同熔丝堆积成型或扁条熔丝堆积成型的熔丝，适用于熔丝堆积成型的3D打印机。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种多孔并列结构的喷嘴的出料通道截面结构图；也可以是多束激光并列的光斑或多束熔丝的截面结构图，孔的个数不限；

图2为本发明的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置的结构示意图；

图3为本发明的一种长条形结构的喷嘴的出料通道截面结构图；也可以是长条状激光的光斑或扁条的熔丝，不限于标准长方形；

图4为本发明的长条形结构的成型端的扫描成型线宽示意图之一；

图5为本发明的长条形结构的成型端的扫描成型线宽示意图之二；

图6为本发明的长条形结构的成型端扫描转角的示意图之一；

图7为本发明的长条形结构的成型端扫描转角的示意图之二；

图8为本发明的长条形结构的成型端扫描转角的示意图之三；

图9为本发明的出料通道方向与扫描平面的夹角小于90度的喷嘴的结构示意图。

图中，1、扫描成型机构；2、转向电机；3、打印材料。

具体实施方式

现在参考附图以挤出堆积成型式3D打印机为例描述本发明的实施例。

实施例1

本发明的具体实施方式如图1至2所示，一种用于挤出堆积成型式3D打印机的线型挤出成型装置，包括用于设置在3D打印机上的扫描成型机构1。扫描成型机构1通过线型挤出成型方式实现3D打印成型。扫描成型机构1设置在挤出堆积成型式3D打印机上，扫描成型机构1为喷嘴。

用于挤出堆积成型式3D打印机的线型挤出成型装置还包括转向电机2。转向电机2设置在扫描成型机构1的上方并控制其旋转。转向电机2由数字化精确控制。根据打印的需要，转向电机2能改变扫描成型机构1的长边与其扫描成型路径之间的夹角，从而来改变其扫描成型线宽。

如图1所示，喷嘴的出料通道的截面结构可以是多孔线型排列结构，孔数不定，孔的形状不定。如图1a所示，喷嘴的出料通道的截面结构可以为五孔线型排列的结构，每个孔均为孔径相等的圆形；如图1b所示，喷嘴的出料通道的截面结构还可以为四孔线型排列的结构，每个孔均为正方形。以其中一种尺寸为0.4mm×2mm的喷嘴来说明，其每个孔的孔径为0.4mm，孔的数量为5个。

一种用于挤出堆积成型式3D打印机的线型挤出成型方法，包括以下步骤：

1)扫描成型机构准备步骤：根据3D打印的需要，将扫描成型机构1移动至原点；

2)打印步骤：扫描成型机构1在扫描成型平面上移动；转向电机2通过数字化精确控制，使扫描成型机构1与其扫描成型平面之间沿竖直方向相对旋转一定角度，从而使扫描成型机构1的长边与扫描成型路径之间能够根据打印的需要形成各种角度以此来按打印需要调整线型扫描成型的线宽。

以往的喷嘴主要为正圆形孔，并采用单点扫描打印方式，其扫描成型面积受其孔径的限制。例如扫描10mm宽的平面，使用目前热熔堆积成型式3D打印机上标配的0.4mm口径的喷嘴需要来回扫描25次，而使用本实施例中的尺寸为0.4mm×2mm的喷嘴及扫描方式，喷嘴只需来回扫描5次即可。本实施例中的喷嘴y方向口径为0.4mm，与单点打印的喷嘴相同，只要使层高及喷嘴运行速度等与打印精度密切相关的设置上保持一致，则扫描出的外观和精度也基本相同；但x方向上的口径为2mm，为0.4mm的5倍，相当于5个0.4mm的喷嘴并排协同扫描，能成倍提高工作效率。

实施例2

与实施例1不同之处在于，如图3所示，本实施例的喷嘴的出料通道的截面结构为长条形结构。长条形结构可以为长方形，如图3a所示；长条形结构还可以为边缘为不规则曲线的长条状图形；如图3b所示；，长条形结构还可以为椭圆形，如图3c所示。

其中，出料通道的截面结构为椭圆形的喷嘴时，其两端的宽度比中间窄，适合用于有转角的打印区域。

如图4至8所示，以其中一种截面结构为其两条长边相互平行、两端为半圆弧的喷嘴来说明。当然喷嘴的截面结构也可以采用多孔线型排列的方式，其技术效果基本相同。

当其中一个打印区域的最小宽度大于或等于喷嘴1长边的长度时，可选择让扫描成型机构1的水平移动方向与其长边的长度方向垂直，以使扫描成型机构1的扫描线宽最大化；当其中一个打印区域的最小宽度小于扫描成型机构1长边的长度时，让扫描成型机构1的水平移动方向与其长边的长度方向呈一定夹角，缩短扫描成型线宽，使其与该打印区域的最小宽度相等，从而使扫描成型机构1能够适应多种尺寸的打印区域，适用性好。

当打印区域出现转角或弧线时，通过数字化精确控制转向电机2，使扫描成型机构1的扫描成型线宽和扫描成型路径相配合，即可完成3D打印。

实施例3

与实施例1不同之处在于，如图9所示，本实施例中的用于挤出堆积成型式3D打印机的线型挤出成型装置使用在建筑领域，打印材料3为混凝土。扫描成型机构1为喷嘴。

本实施例中，喷嘴的出料方向与扫描平面的夹角小于90度，使其出料方向朝向运动方向的后方，从而减缓喷嘴内的混凝土(或其它较重的打印物料)在重力作用下的下降速度，防止混凝土(或其它较重的打印物料)的意外掉落。喷嘴的出料通道的截面结构为长条形结构，其在打印如墙体或柱体等竖直物体时层纹更小，较容易通过填缝方式来抹平，减少了生产人员的工作量，提高了生产效率。

上述实施例中，扫描成型机构1还可以为激光器，并设置在液态光敏树脂激光固化成型式3D打印机上，该扫描成型机构1能实现多束激光并列协同固化成型或长条状激光线型扫描固化成型；扫描成型机构1还可以设置在粉末激光烧结成型式3D打印机上，该扫描成型机构1能实现多束激光并列协同烧结成型或长条状激光线型扫描烧结成型；扫描成型机构1还可以为熔丝，并设置在直接熔丝堆积成型式3D打印机上，该扫描成型机构1能实现多丝并列协同熔丝堆积成型或扁条熔丝堆积成型。

上述实施例中，转向电机2还可以与3D打印机的打印平台连接并控制其旋转，通过使其相对扫描成型机构1沿垂直方向旋转来改变扫描成型机构1的扫描成型线宽。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (9)

1.一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，包括用于设置在3D打印机上的扫描成型机构(1)；其特征在于，所述扫描成型机构(1)为通过线型扫描成型方式实现3D打印成型的扫描成型机构。

2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，其特征在于，其还包括通过改变所述扫描成型机构(1)的长边与其扫描成型路径之间的夹角来改变其扫描成型线宽的转向电机(2)，所述转向电机(2)为由数字化精确控制的转向电机。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，其特征在于，所述扫描成型机构(1)为用于设置在挤出堆积成型式3D打印机上的线型挤出扫描成型机构，扫描成型机构(1)出料通道的截面结构为多孔线型排列结构或长条形结构的喷嘴。

4.根据权利要求3所述的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，其特征在于，所述喷嘴的出料方向与扫描平面的夹角小于90度。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，其特征在于，所述扫描成型机构(1)为用于设置在液态光敏树脂激光固化成型式3D打印机上的扫描成型机构，扫描成型机构(1)为能实现多束激光并列协同固化成型的激光器或能实现长条状激光线型扫描固化成型的激光器。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，其特征在于，所述扫描成型机构(1)为用于设置在粉末激光烧结成型式3D打印机上的扫描成型机构，扫描成型机构(1)为能实现多束激光并列协同烧结成型的激光器或能实现长条状激光线型扫描烧结成型的激光器。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型装置，其特征在于，所述扫描成型机构(1)为用于设置在直接熔丝堆积成型式3D打印机上的扫描成型机构，扫描成型机构(1)为能实现多丝并列协同熔丝堆积成型或扁条熔丝堆积成型的熔丝。

8.一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)扫描成型机构准备步骤：根据3D打印的需要，将所述扫描成型机构(1)移动至原点；

2)打印步骤：扫描成型机构(1)在扫描成型平面上移动，扫描成型机构(1)根据打印的需要通过线型扫描成型方式在相应位置上进行3D打印。

9.根据权利要求8所述的一种用于3D打印机的成型端线型扫描成型控制方法，其特征在于，所述打印步骤为：扫描成型机构(1)在扫描成型平面上移动；转向电机(2)通过数字化精确控制，使扫描成型机构(1)与其扫描成型平面之间沿竖直方向相对旋转一定角度，从而使扫描成型机构(1)的长边与扫描成型路径之间能够根据打印的需要形成各种角度以此来按打印需要调整线型扫描成型的线宽。