CN107415238A - 一种三维物体的分区成型方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种三维物体的分区成型方法和装置，属于三维物体的3D打印制造领域，将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，每个局部分区单元设置有对应的一组打印头装置，每组打印头装置设置有该局部分区单元成型所需要的打印头的种类和数量，每组打印头装置设置有独立的X轴Y轴Z轴的移动装置，每个局部分区单元有独立的分层切片设置，将所需要成型三维物体设置于可以移动的承载平台上，由每组打印头装置完成所对应的该局部分区单元的成型，来完成整体三维物体的成型。这种方法和装置减少了三维物体成型时的每组打印头装置的移动距离，减少了成型时间，提高了成型效率，并且实现了多尺度、多材料的三维物体的一次成型。
Description
技术领域
本发明属于三维物体的3D打印制造领域，特别是涉及一种三维物体的分区成型方法和装置。
背景技术
3D打印制造技术是一种以数字模型为基础，通过逐层打印可粘合材料的方式来构造三维物体的技术，是制造业领域正在逐渐发展的一项新技术。作为一种增材制造技术，3D打印不需要机械加工或任何模型工具，就能够直接从计算机图形数据中制成任何形状的零件。与传统的减材制造技术相比，例如通过模具，车铣磨等机等机械加工方式对物料进行定型的切削而最终生产产品。这种3D打印制造方式能大大缩短企业新产品开发周期，节约开发成本，提高企业市场的竞争力。
现有的同一材料的三维物体的3D打印成型方法是先利用计算机软件对需要打印成型的三维物体以三维物体的整体为单元进行分层切片处理，得到三维物体的整体的各层界面的二维轮廓信息，然后生成G-code控制代码，一组设有XYZ轴的移动装置的打印头装置，按照控制指令，进行整体的分层的一层沉积材料，然后整体分层的下一层沉积材料粘结到整体分层的上一层薄片上，将这些薄片逐步顺序叠加粘而成型为三维物体，由于是一组设有XYZ轴的移动装置的打印头装置整层叠加粘结，来成型三维物体，打印头装置的移动距离长，具有打印成型的时间长效率低的不足。
现有的3D打印技术一般是针对一种材料，采用单一成形技术，对于具有多尺度、多材料的三维物体，不能一次成型，需要多次成型三维物体的一部分，再后期加工组合而成，存在工艺复杂，过程繁琐，制造效率低等不足。
发明内容
本发明目的在于，克服现有的同一材料的三维物体的3D打印成型的方法是以三维物体的整体为单元进行分层切片处理，由一组设有XYZ轴的移动装置的打印头装置整层叠加粘结，来成型三维物体的，由于打印头装置的移动距离长，具有成型的时间长，效率低的不足，以及对于多尺度，多材料的三维物体无法实现一次成型的难题，提供一种三维物体的分区成型方法和装置。
其特征在于，将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，每个局部分区单元设置有对应的一组打印头装置，每组打印头装置设置有该局部分区单元成型所需要的打印头的种类和数量，每组打印头装置设置有独立的X轴Y轴Z轴移动装置，每组打印头装置及其移动装置设置于对应的龙门结构装置上，每个局部分区单元有独立的分层切片设置，将所需要成型三维物体设置于可以Y方向移动的承载平台上，由每组打印头装置完成所对应的该局部分区单元的成型，来完成整体三维物体的成型。这种方法和装置减少了三维物体成型时的每组打印头装置的移动距离，减少了成型时间，提高了成型效率，并且实现了多尺度、多材料的三维物体的一次成型。
本发明的技术方案如下：
提供一种三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，每个局部分区单元设置有对应的一组打印头装置，每组打印头装置设置有该局部分区单元成型所需要的打印头的种类和数量，每组打印头装置设置有独立的X轴Y轴Z轴移动装置，每个局部分区单元有独立的分层切片设置，将所需要成型三维物体设置于可以移动的承载平台上，由每组打印头装置完成所对应的该局部分区单元的成型，来完成整体三维物体的成型。
所述的三维物体的材料特征是指材料的种类，材料的分布，材料的占比等
所述的三维物体的尺寸特征是指体积尺寸，外观尺寸，结构尺寸，造型尺寸等。
所述的N个局部分区单元，N>2。
所述的将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，可以是1个局部分区单元设置有多种材料。
所述的将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，可以是多个局部分区单元设置有同一材料。
所述的每组打印头装置及其X轴Y轴Z轴的移动装置的承载结构装置可以是龙门结构装置。
所述的每组打印头装置及其X轴Y轴Z轴的移动装置的承载结构装置可以是机器臂结构装置。
所述的N组打印头装置之间的间距是可调的。
所述的可以移动承载平台的速度是可调的。
所述的N个局部分区单元的成型是可以同时进行的。
所述的N个局部分区单元的成型是可以交替进行的。
所述的分区成型的三维物体可以是1个三维物体一次成型，也可以是多个三维物体一次成型。
有益效果
与现有的三维物体的成型方法和装置来比较，本发明具有以下突出优点和效果。
1、通过对所需要成型的三维物体的分区设定和分区成型，减少了打印头的移动距离，提高了成型效率。
2、由于对所需要成型的三维物体的分区，是以材料特征和尺寸特征来进行分区，局部分区单元对应设置的打印头装置设置有该分区单元成型所需要的打印头的种类和数量，实现了多尺度、多材料的三维物体的一次成型，简化了成型工艺，提高了成型效率。
附图说明
图1是本发明实施例的装置结构示意图。
图2是本发明实施例成型方法示意图。
其中，1为承载平台装置，2为龙门结构装置，3为打印头装置，4为X轴移动装置，5为Y轴移动装置，6为Z轴移动装置，11为承载平台装置的承载平台，12为承载平台装置的电机，13为承载平台装置的导轨，14为承载平台装置的皮带，15为承载平台装置的支架，31为打印头装置的喷嘴，32为打印头装置的送料器，41为X轴移动装置的电机，42为X轴移动装置的导轨，43为X轴移动装置的皮带，44为X轴移动装置的支架，51为Y轴移动装置的电机，52为Y轴移动装置的导轨，53为Y轴移动装置的皮带，54为Y轴移动装置的支架，61为Z轴移动装置的电机，62为Z轴移动装置的导轨，63为Z轴移动装置的丝杆，64为Z轴移动装置的支架，7为第1局部分区单元，8为第2局部分区单元，9为第3局部分区单元。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的内容作进一步说明，但本发明的三维物体的成型方法和装置并不限于以下的实施例。
实施例：
参见图1，三维物体的分区成型装置设置有承载平台装置1和多组龙门结构装置2，承载平台装置1设置有承载平台11，导轨13，电机12，皮带14，支架15，电机12牵引皮带14，来驱动承载平台11在导轨13上移动。多组龙门结构装置2设置在承载平台装置的支架15上，多组龙门结构装置2在承载平台装置的支架15上的间距可调，每组龙门结构装置2设置有X轴移动装置4，Y轴移动装置5，Z轴移动装置6，其中X轴移动装置4设置有电机41，导轨42，皮带43，支架44，电机41牵引皮带43，驱动支架44在导轨42上移动，其中支架44设置有打印头装置3，打印头装置设置有喷嘴31，送料器32。Y轴移动装置5设置有电机51，导轨52，皮带53，支架54，电机51牵引皮带53，驱动支架54在导轨52上移动，其中支架54上设置有X轴移动装置4。Z轴移动装置6设置有电机61，导轨62，丝杆63，支架64，电机61驱动丝杆63，驱动支架64在导轨62上移动，其中支架64上设置有Y轴移动装置5。
参见图2，所需要成型的三维物体含有A,B,C3种材料，根据三维物体的材料特征和尺寸特征，将三维物体设置为3个局部分区单元，其中第1局部分区单元含有AC材料，第2局部分区单元含有B材料，第3局部分区单元含有B材料，将1局部分区单元，2局部分区单元，3局部分区单元分别作切片软件设置，生成控制代码，分区成型装置依据控制代码，将三维物体在载物平台上进行3个局部分区单元的成型，来完成整体的三维物体的成型。
Claims (9)
1.一种三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，每个局部分区单元设置有对应的一组打印头装置，每组打印头装置设置有该局部分区单元成型所需要的打印头的种类和数量，每组打印头装置设置有独立的X轴Y轴Z轴的移动装置，每个局部分区单元有独立的分层切片设置，将所需要成型三维物体设置于可以移动的承载平台上，由每组打印头装置完成所对应的该局部分区单元的成型，来完成整体三维物体的成型。
2.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，N个局部分区单元，N>2。
3.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，可以是1个局部分区单元设置有多种材料。
4.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，将所需要成型的三维物体以材料特征和尺寸特征分为N个局部分区单元，可以是多个局部分区单元设置为同一材料。
5.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，N组打印头装置之间的间距是可调的。
6.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，N个局部分区单元的成型是可以同时进行的。
7.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，N个局部分区单元的成型是可以交替进行的。
8.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，每组打印头装置及其X轴Y轴Z轴的移动装置的承载结构装置是龙门结构装置。
9.根据权利要求1所述的三维物体的分区成型方法和装置，其特征在于，每组打印头装置及其X轴Y轴Z轴的移动装置的承载结构装置是机器臂结构装置。
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