CN107310155A - 3d打印模型底座结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了3D打印模型底座结构，包括自下而上叠放的第一底座区、第二底座区以及第三底座区；所述的第一底座区设有外轮廓垫以及内轮廓垫，内轮廓垫位于外轮廓垫的内部且为两端开口的第一连续弯折条垫；第二底座区为两端开口的第二连续弯折条垫，且与第一连续弯折条垫相互垂直；第三底座区为两端开口的第三连续弯折条垫，且与第二连续弯折条垫呈一角度。本新型由三个结构不同的部分堆起来而组成，第一底座区为松散布局路径组成的网状底座，其路径较为宽松，该结构可使大部分变形出现在底座结构上，在总体上具有韧性以及弹性，可预防在打印过程中被撕成小碎片，改善其与平台的粘贴度关系。

Description

3D打印模型底座结构

技术领域

本发明涉及3D打印机领域，特别涉及到一种热塑性材料熔融沉积式3D打印机的模型底座结构。

背景技术

对于Stratasys申请的US20130307193专利里面，其底座为由喷嘴在打印模型下面生成松散布局路径所组成的网状结构，此网状结构不紧凑，会导致模型第一层的变形，因此会影响模型底部的质量。

现有一些解决方案，像“raft”(筏垫)结构，其是由不同组件组成的底座层。此解决方案可以保证打印件的稳定性并将其在平台上面粘得很紧，不过由于底座结构与模型粘得很紧，所以为了得到想要的形状需要用手来处理模型，此解决方案对模型底部质量有负面影响。

另外，现有的解决方案也有采用了两个不同的底座结构：raft(筏垫)和brim（裙边）。Brim是一种在模型第一层周围增加宽路径的结构，该模型本身是直接在平台上面生成的，而Raft跟Stratasys申请US20130307193的解决方案类似，是由松散布局的路径组成的，区别在于程序操作人可以用手改动一些参数以便将其性能跟打印材料配上。两个结构的目的都是让模型与平台贴更紧，但没有起到改善平台不平整、具有凹痕的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以控制模型的变形并且预防此现象发生的底座结构。

通过以下技术方案实现上述目的：

3D打印模型底座结构，其包括自下而上依次叠放的第一底座区、第二底座区以及第三底座区；所述的第一底座区设有外轮廓垫以及内轮廓垫，所述的外轮廓垫为封闭的环状垫，所述内轮廓垫位于外轮廓垫的内部且为两端开口的第一连续弯折条垫；所述的第二底座区为两端开口的第二连续弯折条垫，且第二连续弯折条垫与第一连续弯折条垫的弯折方向相互垂直；所述的第三底座区为两端开口的第三连续弯折条垫，且第二连续弯折条垫与第三连续弯折条垫的弯折方向相互呈一夹角。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第一底座区还设有侧轮廓垫，所述侧轮廓垫位于外轮廓垫的一侧边外围，且侧轮廓垫的长度大于外轮廓垫的一侧边长度。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，内轮廓垫的路径之间的距离至少为内轮廓垫本身宽度的2倍，且内轮廓垫的宽度至少为模型参考路径宽度的2倍

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第二连续弯折条垫的路径宽度为模型参考路径宽度的1-2倍，且第二连续弯折条垫路径之间的距离为模型参考路径宽度的1-3倍。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第三连续弯折条垫的路径宽度为模型参考路径宽度的0.5-1.5倍。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第三底座区的面积小于第二底座区的面积。

本发明的有益效果是：3D打印模型底座由三个结构不同的部分堆起来而组成，第一底座区为松散布局路径组成的网状底座，其路径较为宽松，而第二底座区、第三底座区分别设计为与第一底座区路径垂直、与第二底座区路径呈一夹角，且路径宽度、间距逐渐缩小。该结构使用底座区，使大部分变形出现在底座结构上而不是在模型上，在总体上具有韧性以及弹性，其凝聚的结构可预防在打印过程中被撕成小碎片。另外底座结构可以排除打印平台上的不良，如垂直轴向的不平直，平整度不足或凹痕等，由此开始打印模型，可以保证打印头运动平面与支撑面相平行的平面执行，使打印模型更稳定，并能改善其与平台的粘贴度关系，将平台的缺陷平整起来，由此减少模型的变形和打印过程中产生不利物理现象的影响。

第一底座区采用的路径比其他区更宽，这样可以保证该模型在平台上的粘贴度；而在打印模型第一层的外围轮廓部分时，通过挤出材料容积的增加（可到参考值的110%），同时将打印模型的充填部分时减少（最少可到参考值的50%），由此可以得到在轮廓区粘贴度很高，而在模型第一层充填部分的粘贴度很低的效果。而不论模型的大小，这个效果都是很有利的：模型大的情况下，因为没有在整个第一底座区贴得很紧，所以比较容易将其从底座结构分开，模型小的情况下，可以很稳定地将其固定在平台上面。

附图说明

图1为本新型的整体结构示意图;

图2为第一底座区的结构图；

图3为第二底座区的结构图；

图4为第三底座区的结构图；

图5为模型撕掉之后底座结构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步说明：

以下实施例中所提到的方向用语，例如“上、下、左、右”仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

如图1-5所示，3D打印模型底座结构，其包括自下而上依次叠放的第一底座区1、第二底座区2以及第三底座区3；所述的第一底座区1设有外轮廓垫以及内轮廓垫，所述的外轮廓垫为封闭的环状垫5，所述内轮廓垫位于外轮廓垫的内部且为两端开口的第一连续弯折条垫6；所述的第二底座区2为两端开口的第二连续弯折条垫8，且第二连续弯折条垫8与第一连续弯折条垫6的弯折方向相互垂直；所述的第三底座区3为两端开口的第三连续弯折条垫9，且第二连续弯折条垫8与第三连续弯折条垫9的弯折方向相互呈一夹角，该夹角为70-90度之间。

在上述的三个底座层中，其底部采用较宽的路径宽度及间距，可以在承托过程中带有缓冲的作用，同时多层底座层之间的相互固定稳定性更好，能改善其与平台的粘贴度关系，并将平台的缺陷平整起来。而整个底座结构可便于在模型第一层边缘上呈现最高的粘贴强度，以及模型在第一层内轮廓垫内充填呈现的最低粘贴强度。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第一底座区还设有侧轮廓垫7，所述侧轮廓垫7位于外轮廓垫的一侧边外围，且侧轮廓垫的长度大于外轮廓垫的一侧边长度。在实际打印之前，打印头里面会有一些残留的料，先打印该增加的侧轮廓垫可以起到清洁打印头里面残留材料的作用。这样可以在实际打印之前得到最佳的沉积材料的性能。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，内轮廓垫的路径之间的距离至少为内轮廓垫本身宽度的2倍，且内轮廓垫的宽度至少为模型参考路径宽度的2倍。该模型参考路径为打印模型本身的轮廓制造时所生成的标准路径。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第二连续弯折条垫的路径宽度为模型参考路径宽度的1-2倍，且第二连续弯折条垫路径之间的距离为模型参考路径宽度的1-3倍。第二底座区的面积比打印模型的基础层面积大，即其边缘位于打印模型的外面，两者的边缘距离根据模型材料不同，处于5mm至30mm之间。同时，第二连续弯折条垫的路径宽度与路径之间的距离保证了路径不会相互重叠，所以第二底座区和第一底座区的结合结构为网状。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第三连续弯折条垫的路径宽度为模型参考路径宽度的0.5-1.5倍。

作为对上述3D打印模型底座结构的进一步描述，第三底座区的面积小于第二底座区的面积，其边缘位于模型第一层边缘的外面，且与模型边缘的距离为第一底座区与模型边缘距离的一半。比方：第一底座区与模型边缘相距10mm，即第三底座区便突出与模型边缘相距5mm。由于第三连续弯折条垫的路径之间的距离接近路径的宽度，所以第三底座区表面很平整、光滑。而目标模型是在其表面上生成的，因而第三底座区可以增加整个基础韧性和弹性，由此将其从打印好的模型上分离比较容易，也不用担心造成整个已打印模型结构的破碎。在打印目标模型之前，上述三个底座区所生成路径的高密度，可以使模具上层的分布打印更均匀。

变形是在冷却过程中，材料体积收缩所造成模型应力对应的后果，这种现象很恶劣，特别是在温差最大的打印模型下底层，若不控制变形会导致打印的模型从平台分开、质量低下甚至打印件破坏。而使用三部分的底座区可使大部分变形出现在底座结构上而不是在模型上，那里的变形对模型的外观或性能没有影响，而且由于第一部分的轮廓对模型从平台分离而言没有影响。使用本新型后，从模型4分离开后的底座结构10参照图5，其中，模型与底座相粘贴的位置主要集中在区域11。

以上所述并非对本新型的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本新型的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.3D打印模型底座结构，其特征在于：包括自下而上依次叠放的第一底座区、第二底座区以及第三底座区；所述的第一底座区设有外轮廓垫以及内轮廓垫，所述的外轮廓垫为封闭的环状垫，所述内轮廓垫位于外轮廓垫的内部且为两端开口的第一连续弯折条垫；所述的第二底座区为两端开口的第二连续弯折条垫，且第二连续弯折条垫与第一连续弯折条垫的弯折方向相互垂直；所述的第三底座区为两端开口的第三连续弯折条垫，且第二连续弯折条垫与第三连续弯折条垫的弯折方向相互呈一夹角。

2.根据权利要求1所述的3D打印模型底座结构，其特征在于：第一底座区还设有侧轮廓垫，所述侧轮廓垫位于外轮廓垫的一侧边外围，且侧轮廓垫的长度大于外轮廓垫的一侧边长度。

3.根据权利要求1所述的3D打印模型底座结构，其特征在于：内轮廓垫的路径之间的距离至少为内轮廓垫路径本身宽度的2倍，且内轮廓垫的宽度至少为模型参考路径宽度的2倍。

4.根据权利要求1所述的3D打印模型底座结构，其特征在于：第二连续弯折条垫的路径宽度为模型参考路径宽度的1-2倍，且第二连续弯折条垫路径之间的距离为模型参考路径宽度的1-3倍。

5.根据权利要求1所述的3D打印模型底座结构，其特征在于：第三连续弯折条垫的路径宽度为模型参考路径宽度的0.5-1.5倍，且第三连续弯折条垫路径之间的距离接近路径的宽度。

6.根据权利要求1所述的3D打印模型底座结构，其特征在于：第三底座区的面积小于第二底座区的面积。