CN107696474A - 一种3d打印台及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种3D打印台及其打印方法，包括控制系统，它还包括伸缩装置，所述伸缩装置设置于所述打印平台的台面底部，其包括多根竖直设置的竖直伸缩杆，所述竖直伸缩杆并排排列形成平面阵列；所述控制系统通过对每根所述竖直伸缩杆伸缩高度的控制形成支撑底座。所述台面上方侧面水平设置有多根所述横直伸缩杆，所述横直伸缩杆并排排列形成平面阵列通过所述控制系统控制所述横直伸缩杆的伸缩长度。通过伸缩装置及所述横直伸缩杆拟合成打印物件底部轮廓位置的支撑底座或者支撑臂，避免了夹具制造及使用过多多余的支撑料问题。

Description

一种3D打印台及其打印方法

技术领域

本发明涉及一种3D打印台及其打印方法。

背景技术

传统的3D打印技术一般就是将原料融化后由下至上一层一层进行堆料，形成要打印的3D打印物件，再通过把其中不需要的支撑物料去除掉得到成品。

由于金属打印是由粉末进行起到支撑作用，打印汽车等大物件过于庞大会造成极大的粉末库存压力和清理难度。

由于非金属打印是由不同熔点材料起支撑作用，由于支撑物料即使毫无用处也要被打印出来，这样既增加了打印机工作时间又带来溶解过多支撑物料所带来的难度和效率，所以，急需一种3D打印台及其打印方法，来解决传统3D打印制作支撑夹具费时、费力，3D打印造成大量多余支撑物料浪费的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是一种3D打印台及其打印方法，来解决传统3D打印制作支撑夹具费时、费力，3D打印造成大量多余支撑物料浪费的技术问题。

解决上述技术问题，本发明提供了一种3D打印台，包括控制系统，它还包括伸缩装置，所述伸缩装置包括多根竖直设置的竖直伸缩杆，所述竖直伸缩杆并排排列形成平面阵列；

所述控制系统通过对每根所述竖直伸缩杆伸长长度的控制形成支撑底座，所述支撑底座支撑打印物件进行打印。

更进一步，所述平面阵列上方侧面水平设置有多根所述横直伸缩杆，所述横直伸缩杆并排排列形成垂直平面阵列，通过所述控制系统控制所述横直伸缩杆的伸出长度形成支撑壁。

更进一步，它还包括控温装置、自转装置、震动器、液体或气体喷口、吸风机、电磁波发生装置。

更进一步，所述竖直伸缩杆和/或所述横直伸缩杆为空心针筒结构，所述竖直伸缩杆的底端和/或所述横直伸缩杆的外端连接有供气或供液装置。

更进一步，所述竖直伸缩杆和/或横直伸缩杆为圆柱形、六边形柱、多边形柱、正方形柱。

本申请还提供了一种3D打印方法，该方法包括：

步骤一，将所述竖直伸缩杆通过控制系统伸长为预设高度并根据打印物件的底部轮廓伸缩形成支撑底座；

步骤二，在步骤一中形成的支撑底座上通过所述支撑底座上方的打印喷料口由下向上进行3D打印，其中，所述打印物件包括打印实体和支撑料，所述支撑料支撑所述打印实体；

步骤三，当步骤二中的所述打印物件完成打印后取下所述打印实体，通过所述控制控制所述竖直伸缩杆缩回为平面；

步骤四，将步骤三所述打印物件取下后，将其中的所述支撑料去除，剩下打印实体即为成品。

更进一步，步骤二中当所述打印喷料口由下向上进行3D打印时，横直伸缩杆根据所述打印物件四周轮廓通过所述控制系统控制伸出形成支撑壁支撑所述打印物件的外轮廓。

更进一步，步骤四中通过控温装置、震动器将所述竖直伸缩杆与所述打印物件或支撑料的接触面通过不同的缩胀率，自转、或震动进行脱离。

更进一步，步骤二中当所述打印喷料口由下向上进行3D打印时，将所述横直伸缩杆和/或所述竖直伸缩杆其中若干根伸长插入所述打印物件内，通过所述竖直伸缩杆、横直伸缩杆的空心针筒结构向所述打印物件内注入气、液介质，其中，气、液介质通过供气或供液装置供给。

更进一步，所述的竖直伸缩杆和/或横直伸缩杆的接触所述打印物件一端装配吸盘钻头和铣刀，通过自转装置对所述打印物件进行加工。

本发明的有益效果：

1.通过伸缩装置及所述横直伸缩杆拟合成打印物件底部轮廓位置的支撑底座或者支撑臂，避免了夹具制造及使用过多多余的支撑物料问题。

2.采用恒温装置、震动器使打印后的打印物件顺利脱离。

3.所述液体或气体喷口喷出润滑剂，也可以帮助打印物件顺利脱离。

4.打印活体打印物件时，空心针筒结构可以向活体原料中注入营养物质。

附图说明

图1是本发明单独使用所述伸缩装置打印生产使用状态一的示意图；

图2是本发明单独使用所述伸缩装置打印生产使用状态二的示意图；

图3是本发明单独使用所述伸缩装置打印生产使用状态三的示意图；

图4是本发明单独使用所述伸缩装置打印完成时状态示意图；

图5是本发明单独使用所述伸缩装置脱离工件时状态示意图；

图6是本发明工件结构示意图；

图7是本发明同时使用伸缩装置、横直伸缩杆生产状态一的示意图；

图8是本发明同时使用伸缩装置、横直伸缩杆生产状态二的示意图；

图9是本发明同时使用伸缩装置、横直伸缩杆生产状态三的示意图；

图10是本发明同时使用伸缩装置、横直伸缩杆生产成产完成时的示意图；

图11是本发明同时使用伸缩装置、横直伸缩杆脱离工件时状态示意图；

图12是本发明工件样品立体结构示意图；

图13是本发明工件样品正面结构示意图；

图14是本发明工件样品侧面结构示意图；

具体实施方式：

以下实施例仅是为清楚的发明本所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

如图1-14所示，一种3D打印台，包括控制系统，它还包括伸缩装置3，所述伸缩装置3包括多根竖直设置的竖直伸缩杆4，所述竖直伸缩杆4并排排列形成平面阵列；

所述控制系统通过对每根所述竖直伸缩杆4伸长长度的控制形成支撑底座，所述支撑底座支撑打印物件5进行打印。

更进一步，所述平面阵列上方侧面水平设置有多根所述横直伸缩杆6，所述横直伸缩杆6并排排列形成垂直平面阵列，通过所述控制系统2控制所述横直伸缩杆6的伸出长度形成支撑壁。

更进一步，它还包括控温装置、自转装置、震动器、液体或气体喷口、吸风机、电磁波发生装置。

更进一步，所述竖直伸缩杆4和/或所述横直伸缩杆6为空心针筒结构，所述竖直伸缩杆4的底端和/或所述横直伸缩杆6的外端连接有供气或供液装置。

所述竖直伸缩杆4和/或横直伸缩杆6为圆柱形、六边形柱、多边形柱、正方形柱。

本申请还提供了一种3D打印方法，该方法包括：

步骤一，将所述竖直伸缩杆4通过控制系统2伸长为预设高度并根据打印物件5的底部轮廓伸缩形成支撑底座；

步骤二，在步骤一中形成的支撑底座上通过所述支撑底座上方的打印喷料口7由下向上进行3D打印，其中，所述打印物件5包括打印实体9和支撑料8，所述支撑料8支撑所述打印实体9；

步骤三，当步骤二中的所述打印物件5完成打印后取下所述打印实体9，通过所述控制2控制所述竖直伸缩杆4缩回为平面；

步骤四，将步骤三所述打印物件5取下后，将其中的所述支撑料8去除，剩下打印实体9即为成品。

更进一步，步骤二中当所述打印喷料口7由下向上进行3D打印时，横直伸缩杆6根据所述打印物件5四周轮廓通过所述控制系统2控制伸出形成支撑壁支撑所述打印物件5的外轮廓。

更进一步，步骤四中通过控温装置、震动器将所述竖直伸缩杆4与所述打印物件5或支撑料8的接触面通过不同的缩胀率，自转、或震动进行脱离。

更进一步，步骤二中当所述打印喷料口7由下向上进行3D打印时，将所述横直伸缩杆6和/或所述竖直伸缩杆4其中若干根伸长插入所述打印物件5内，通过所述竖直伸缩杆4、横直伸缩杆6的空心针筒结构向所述打印物件5内注入气、液介质，其中，气、液介质通过供气或供液装置供给。

更进一步，所述的竖直伸缩杆4和/或横直伸缩杆6的接触所述打印物件5一端装配吸盘钻头和铣刀，通过自转装置对所述打印物件5进行加工。

具体的使用方法和原理：

本申请是通过所述控制系统2控制所述伸缩装置3每根所述竖直伸缩杆4根据预先设定好的程序使其升降形成几何伸缩阵列，一般来说可以有两种实施方式，一种方式直接形成支撑底座，然后一层一层的进行叠加涂料形成一个物件，或者通过激光或喷涂来使四周的粉末固化形成所述打印物件5。另外，还有一种方式则是通过所述竖直伸缩杆4不断逐步上升(如图1)，逐步形成所述支撑底座，每打印一层则用平整滚滚平上表面，再升高所述竖直伸缩杆4喷涂下一层，最终完成打印。

所述竖直伸缩杆4的伸缩速率按照预设数值并根据打印的速率伸缩，从而使得打印的物料呈现特定的方向或形状流动、成型，省去了工装夹具的设计制造环节，同时，采用激光融化粉末打印方式的3D打印机，可以减少不必要的粉末使用和后期处理，缩短了时间，减少大件物体对支撑作用粉末库存压力，提高了效率。该打印台的另外一个优点在于，二次打印或多次打印。下一次设计不同零件时不用更换夹具工装，只需要修改竖直伸缩杆4伸出高度数据便可以再次打印。

另外，在实际工作中通过喷枪或吸风机将粉末状态的支撑料吹走或者吸走，固态的所述支撑料8可以通过药水浸泡，再通过所述控温装置加热，所述支撑料8浸泡过药水后会使其熔点下降在一定温度下溶解，而所述打印实体9由于熔点较高会保留下来，作为打印后的成品。药水一般则是通过相应的循环系统与所述打印物件5进行接触。

就第二种方式而言，当打印机开始工作时，它会进行ZY轴归零，通过平整滚压平使得打印出来每一层，当打印第一层时，伸缩杆升起一层，然后在打印喷涂位置通过所述打印喷料口7打印喷涂。

当3D打印机会计算每一层所述竖直伸缩杆4伸缩的具体高度数值，并计算后期加工余量，留出所述支撑料8的位置区域确保成品的平滑和精确。每一层逐步进行打印，确保不变形、不位移直至打印完成。

打印完成后要取出物体前，所述伸缩装置3会首先进行逐步的收缩，通过所述控温装置利用温差原理通过打印物料和竖直伸缩杆4、横直伸缩杆6不同的缩胀率进行脱离，或者通过所述震动器释放震动波以及通过自转，使其相互脱离，根据不同的物料属性选择不同的脱离方式确保不会使打印成品的断裂。

所述的伸缩装置3的所述竖直伸缩杆4或横直伸缩杆6之间紧密贴合，并采用陶瓷金属等复合材料制作而成，其传动方式采用丝杆步进电机。

配合直线位置传感器，读码器，恒温装置，供气或供液装置，所述竖直伸缩杆4或者所述横直伸缩杆6组成的阵列可以完美的形成密封良好的所述支撑底座和支撑壁。

所述的恒温装置用于加热打印食品，打印的同时还可以加热进行烹饪并来控制温度，通过伸缩装置3使其凹凸错落形成烹饪的不同形状效果，所述供液装置传输食用油(即所述的液介质)，确保不粘不糊不焦，并使伸缩装置不会对支撑物料和打印成品产生不利的影响(粘黏食品)。

除了上述举例以外，还可以通过有机质打印活体细胞，通过前、后、左、右、下5个方向布控竖直与横直伸缩杆阵列，实现成一个密封容器，让所述打印喷料口7由下向上进行一层层喷涂出细胞形状，伸缩杆也会根据打印速率，把活体组织固定成预设的形状，在由其中一部分所述竖直伸缩杆阵列4、横直伸缩杆6中会插入活体细胞或细胞组织内部输送所需的养分或排出额定的排泄物，从而让这些活体细胞在打印过程中，即保持活性的基础上保持稳固的形状。

空心针筒结构用于生物材料的过程中供给营养物质或排放新陈代谢的排泄物。

所述的伸缩杆阵列有缝或无缝的排列在打印台上，可以是有大有小的尺寸不同组合在在一个平台，也可以是自由组合拼接长度，以满足各种不同需求。除了长度上的自由组合外，还具有多种柱状形态比如圆柱形、六边形柱、多边形柱、正方形柱。

目前市面上的打印机器是要用大量的支撑物料支撑一个3D物件，打印的物件越来越大，越来越复杂，如汽车发动机、飞机发动机、火箭发动机、房屋桥梁等等。

本申请通过控制伸缩装置按照打印的速率进行伸展，使得没有支撑料或少量支撑料8也能起到精确支撑作用，节约打印、清理支撑料8的时间，和对支撑料8的浪费。

本申请中还可以对打印过程通过波的形式进行检测和反馈，主要包括以下几种波：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。

无线电波微波主要负责信号通讯实现物联网控制。

红外热主要是热成像仪，主要是观察生物打印的活性成像及机械系统故障排除工具，帮助快速查找并生成技术报告及问题追踪。

可见光主要作用是在摄像过程中辅助摄像机呈现高清或超高清的图像，用来观察和记录物体打印的全过程。

紫外线主要是对活物打印时层层的进行光合作用和杀菌或促进其产生化学反应加速色素合成。

X射线和伽马射线主要用来透视物体的内部的构造和物质或生物的活性和设备消毒，还比如工业环境检测打印出来的金属物件内部缺陷和接口中寻找薄弱点。

伽玛射线安全地穿过金属或轰击金属，然后通过便携式伽玛相机观察表现出的薄弱点，薄弱点会在结构的摄影图上呈现变暗区域。

Claims (10)

1.一种3D打印台，包括控制系统，其特征在于：它还包括伸缩装置(3)，所述伸缩装置(3)包括多根竖直设置的竖直伸缩杆(4)，所述竖直伸缩杆(4)并排排列形成平面阵列；

所述控制系统通过对每根所述竖直伸缩杆(4)伸长长度的控制形成支撑底座，所述支撑底座支撑打印物件(5)进行打印。

2.根据权利要求1所述的3D打印台，其特征在于：所述平面阵列上方侧面水平设置有多根所述横直伸缩杆(6)，所述横直伸缩杆(6)并排排列形成垂直平面阵列，通过所述控制系统(2)控制所述横直伸缩杆(6)的伸出长度形成支撑壁。

3.根据权利要求1所述的3D打印台，其特征在于：它还包括控温装置、自转装置、震动器、液体或气体喷口、吸风机、喷枪、电磁波发生装置。

4.根据权利要求2所述的3D打印台，其特征在于：所述竖直伸缩杆(4)和/或所述横直伸缩杆(6)为空心针筒结构，所述竖直伸缩杆(4)的底端和/或所述横直伸缩杆(6)的外端连接有供气或供液装置。

5.根据权利要求2所述的3D打印台，其特征在于：所述竖直伸缩杆(4)和/或横直伸缩杆(6)为圆柱形、六边形柱、多边形柱、正方形柱。

6.一种3D打印方法，其特征在于，该方法包括：

步骤一，将所述竖直伸缩杆(4)通过控制系统(2)伸长为预设高度并根据打印物件(5)的底部轮廓伸缩形成支撑底座；

步骤二，在步骤一中形成的支撑底座上通过所述支撑底座上方的打印喷料口(7)由下向上进行3D打印，其中，所述打印物件(5)包括打印实体(9)和支撑料(8)，所述支撑料(8)支撑所述打印实体(9)；

步骤三，当步骤二中的所述打印物件(5)完成打印后取下所述打印实体(9)，通过所述控制(2)控制所述竖直伸缩杆(4)缩回为平面；

步骤四，将步骤三所述打印物件(5)取下后，将其中的所述支撑料(8)去除，剩下打印实体(9)即为成品。

7.根据权利要求6所述的3D打印方法，其特征在于，该方法还包括：

步骤二中当所述打印喷料口(7)由下向上进行3D打印时，横直伸缩杆(6)根据所述打印物件(5)四周轮廓通过所述控制系统(2)控制伸出形成支撑壁支撑所述打印物件(5)的外轮廓。

8.根据权利要求6所述的3D打印方法，其特征在于，该方法还包括：

步骤四中通过控温装置、震动器将所述竖直伸缩杆(4)与所述打印物件(5)或支撑料(8)的接触面通过不同的缩胀率，自转、或震动进行脱离。

9.根据权利要求7所述的3D打印方法，其特征在于，该方法还包括：

步骤二中当所述打印喷料口(7)由下向上进行3D打印时，将所述横直伸缩杆(6)和/或所述竖直伸缩杆(4)其中若干根伸长插入所述打印物件(5)内，通过所述竖直伸缩杆(4)、横直伸缩杆(6)的空心针筒结构向所述打印物件(5)内注入气、液介质，其中，气、液介质通过供气或供液装置供给。

10.根据权利要求7所述的3D打印方法，其特征在于，该方法还包括：

所述的竖直伸缩杆(4)和/或横直伸缩杆(6)的接触所述打印物件(5)一端装配吸盘钻头和铣刀，通过自转装置对所述打印物件(5)进行加工。