CN106738889A - 3d打印中翘曲变形的自打印铆钉抑制法 - Google Patents

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黄宇刚
刘跃军
赵素华
罗翔
陈聪
陈施琦
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

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Abstract

本发明公布了一种实时打印铆钉的3D打印成型方法，能够有效抑制FDM成型过程中制品的翘曲变形。其特征在于：利用3D打印机本身的打印成型能力，在程序的控制下，基于带铆钉孔的3D打印底板，实时打印生成制品底部的铆钉，最终使得制品以自打印铆钉铆接在3D打印底板上。通过本发明公布的这种3D打印成型方法，可以提高3D打印制品在打印底板上的附着力，有效抑制3D打印过程中制品的翘曲变形。它为3D打印技术的进一步推广应用提供了重要技术支撑。

Description

3D打印中翘曲变形的自打印铆钉抑制法
技术领域
本发明涉及材料成型加工领域，尤其是高分子材料的3D打印成型加工。
背景技术
熔融沉积成型（Fused deposition modeling, FDM）是一种广泛应用的3D打印技术。在这一增材制造技术中，条状塑料原料被加热熔化以熔体的形式堆积粘附在预定的打印位置，打印制品最终由熔体逐条逐层堆积粘结成型。
目前，FDM制品在成型加工过程中翘曲现象较为显著，制品尺寸越大、翘曲越明显，翘曲的制品甚至会干涉到3D打印机喷嘴的移动造成打印无法继续进行，使得FDM技术在较大尺寸零件快速成型的应用中困难重重，阻碍了3D打印技术的推广应用。
FDM成型过程的翘曲现象，直观原因是3D打印机的打印底板与制品底面之间的粘接力不够。为此，国内外专家学者提出了若干处理措施，譬如，提高打印底板的加热温度，或者在打印底板上铺设一层塑料膜等等。然而，这些措施对3D打印制品的翘曲变形抑制可靠性并不高。
发明内容
为了抑制3D打印制品在成型过程中的翘曲变形，本发明提供一种自打印铆钉的打印成型方法，通过自打印铆钉将3D打印制品铆接在3D打印底板上，有效提高3D打印制品在打印底板上的附着强度，从而抑制3D打印制品在成型中翘曲变形。
本发明的目标是通过如下技术方案来实现的。提出一种3D打印成型方法，在打印制品底层的过程中，实时打印生成制品底部的铆钉：当打印喷嘴按打印路径移动遇到在3D打印底板上设置的铆钉孔时，打印喷嘴停在铆钉孔口处，并持续往铆钉孔内喷料，直至填满铆钉孔，随后喷嘴继续打印；铆钉孔内物料冷却固化后形成自打印铆钉。通过这样的自打印铆钉，制品底层能够紧紧附着在打印底板上。
附图说明
图1为3D打印制品在打印底板上的铆接示意图，图中1-制品、2-底板、3-铆钉孔。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
依据常规的FDM式3D打印成型方法，条状物料从喷嘴挤出，逐条逐层堆积在底板上粘结成型为最终制品。
为了实时打印制品底部的铆钉，首先，3D打印机中支撑制品的底板上设置有铆钉孔：铆钉孔由小孔和大孔串接而成，小孔与铆钉的铆钉杆相对应，大孔用于容纳铆钉头、与铆钉头相对应，铆钉孔的轴线垂直于底板平面；铆钉孔的数量众多，呈阵列排列在底板上，铆钉孔阵列布满整个底板。
实时打印铆钉，还需要对3D打印路径进行修正：如果一条打印路径会通过3D打印底板上的若干个铆钉孔，则在这些铆钉孔位置处进行打印路径分割，以这些铆钉孔位置为打印路径端点将原有打印路径进行截断细分；同时在这些铆钉孔位置的每一处都附加上一个打印点（即长度为0的打印路径），喷嘴在打印点上打印喷料时其高度下降到贴紧底板、接近铆钉孔的入口，便于物料能够顺畅地流入铆钉孔内。
铆钉的打印实施动作较简单：在与制品相关联的铆钉孔位置上喷嘴保持不动并喷射一定量的物料，使得物料能够填满铆钉孔，铆钉孔内物料冷却后随铆钉孔的空腔型式固化形成铆钉。
通过实时打印的铆钉，制品的底部与3D打印机的底板铆接在一起，增强了3D打印制品与底板间的结合力，能够有效抑制打印制品在成型中的翘曲变形。

Claims (1)

1.一种实时打印铆钉的3D打印成型方法，能够有效抑制成型中制品的翘曲变形，其特征在于：利用3D打印机本身的打印成型能力，在程序的控制下，基于带铆钉孔的3D打印底板，实时打印生成制品底部的铆钉，最终使得制品以自打印铆钉铆接在3D打印底板上。
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