CN109228343A - 3d打印承载平台及基于该承载平台的全自动打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3D打印领域，具体公开了一种3D打印承载平台及基于该承载平台的全自动打印方法。其中的3D打印承载平台包括相互拼接的固定平台和活动平台，所述活动平台连接有用于驱动活动平台的工作面相对固定平台的工作面升降或交错的驱动装置。以上所述的承载平台通过活动平台和固定平台的相对运动，实现自动脱模，提高打印的自动化程度。

Description

3D打印承载平台及基于该承载平台的全自动打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印承载平台及基于该承载平台的全自动打印方法。
背景技术
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
在3D打印机中经常使用承载平台作为承载模型的部件，由于在部分打印工艺中打印材料在打印的过程中凝固，并在打印完成之后，模型粘在承载平台上，这就需要进一步脱模，现有通常采用人工刀铲的方式脱模，不仅效率低下，也不利于生产的自动化操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种3D打印承载平台及基于该承载平台的全自动打印方法，其中的承载平台设置活动平台和固定平台，通过活动平台和固定平台的相对运动，实现自动脱模，提高打印的自动化程度。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种3D打印承载平台，包括相互拼接的固定平台和活动平台，所述活动平台连接有用于驱动活动平台的工作面相对固定平台的工作面升降或交错的驱动装置。
在打印完成，模型完全固化后，驱动装置驱动活动平台相对于固定平台运动，模型受到纵向的剪切力作用，在剪切力的作用下，模型至少部分与承载平台分离。紧接着，驱动装置驱动活动平台反向运动，模型在反向剪切力的作用下完全与承载平台分离。
与现有常规采用人工刀铲脱模的方式相比，通过活动平台与固定平台之间的相对运动，实现模型与承载平台的分离，提高了脱模及整体打印的效率，也进一步提高了打印的自动化程度。
作为优选，所述的活动平台/固定平台上设有连接轴，所述的活动平台/固定平台通过连接轴与固定平台/活动平台旋转活动连接，且连接轴的轴线平行于固定平台的工作面；所述的驱动装置驱动活动平台相对于固定平台围绕连接轴转动。
活动平台在相对于固定平台转动的过程中，活动平台的工作面相对于固定平台的工作面交错。在这个过程中，模型与对应平台工作面的分离速度沿从连接轴至远端呈逐渐增大的趋势。对应的，模型收到的驱动模型与对应平台分离的作用力也呈线性变化，模型局部收到的压强较大，更有利于模型与对应平台的分离。
作为优选，所述驱动装置包括升降驱动机构及用于连接升降驱动机构与活动平台的顶杆。
作为优选，所述的活动平台呈圆柱形，所述的固定平台上设有与活动平台匹配的通孔，所述的活动平台设置在通孔内；所述通孔的孔壁上设有导向槽，所述活动平台的侧壁上环形均匀分布有至少两个连接柱，所述的活动平台通过连接柱与导向槽滑动连接。
作为优选，所述的导向槽呈螺旋状。由于活动平台相对于固定平台上下运动的过程中，模型收到的纵向剪切力较大，有可能会对模型造成损坏，或者使模型变形。螺旋状的导向槽使活动平台在相对于固定平台上下运动的同时，在通孔内旋转，模型在受到纵向剪切力的同时，还受到横向扭矩的作用，辅助模型与平台分离，模型在纵向和横向的作用力均在一定程度上减小，降低了模型损坏或变形的风险。
作为优选，所述的导向槽包括若干导向单元，所述导向单元的数量为连接柱数量的整数倍；每一所述的导向单元包括两个旋向相反的分段，两个分段连接成一体，并在连接处圆滑过渡；若干所述的导向单元依次首尾连接，并在连接处圆滑过渡。驱动装置只需要驱动活动平台单向旋转，活动平台在导向槽的作用下周期性的上下螺旋运动。采用该方案，驱动装置工作状态的控制难度大大降低，设备成本也同步降低。
作为优选，所述的驱动装置为电机，所述的驱动装置与活动平台之间设有挠性联轴器。
基于如上所述的打印承载平台的全自动打印方法，至少包括以下步骤：
步骤一 打印材料在承载平台上成型，在成型过程中，模型的底部同时与固定平台和活动平台粘接；
步骤二 待模型完全固化后，驱动装置驱动活动平台相对于固定平台运动，完成模型的至少部分分离；
步骤三 驱动装置驱动活动平台向与步骤二相反的方向运动，实现模型与承载平台的完全分离；
作为优选，在步骤二中，驱动装置驱动活动平台相对于固定平台向上运动。
附图说明
图1为具体实施方式一的3D打印承载平台的结构示意图；
图2为具体实施方式一与具体实施方式三对应的全自动打印方法的流程图图；
图3为具体实施方式二的3D打印承载平台的结构示意图；
图4为具体实施方式二的3D打印承载平台中固定平台与活动平台的连接结构示意图；
图5为具体实施方式三的3D打印承载平台的结构示意图；
图6为具体实施方式三的3D打印承载平台中固定平台的结构示意图；
图7为具体实施方式三的3D打印承载平台中固定平台通孔内壁的展开示意图；
图8为具体实施方式三的3D打印承载平台中活动平台的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
具体实施方式一
如图1所示，一种3D打印承载平台，包括相互拼接的固定平台1和活动平台3，所述的活动平台3底部连接有驱动装置2，所述的驱动装置2用于驱动活动平台3的工作面相对固定平台1的工作面升降。所述驱动装置2优选包括升降驱动机构及用于连接升降驱动机构与活动平台3的顶杆。
如图6和8所示，所述的活动平台3呈圆柱形，所述的固定平台1上设有与活动平台3匹配的通孔，所述的活动平台3设置在通孔内；所述通孔的孔壁上设有导向槽11，导向槽11优选平行于通孔的轴线延伸。所述活动平台3的侧壁上环形均匀分布有至少两个连接柱31，所述的活动平台3通过连接柱31与导向槽11滑动连接。
如图2所示为打印承载平台的脱模过程示意图（按A-B-C-D顺序进行），在打印完成，模型4完全固化后，驱动装置2驱动活动平台3相对于固定平台1运动，模型4受到纵向的剪切力作用，在剪切力的作用下，模型4至少部分与承载平台分离。紧接着，驱动装置2驱动活动平台3反向运动，模型4在反向剪切力的作用下完全与承载平台分离。
与现有常规采用人工刀铲脱模的方式相比，通过活动平台3与固定平台1之间的相对运动，实现模型4与承载平台的分离，提高了脱模及整体打印的效率，也进一步提高了打印的自动化程度。
具体实施方式二
如图3和图4所示，与具体实施方式一相比，本实施方式的不同之处在于，所述的活动平台3/固定平台1上设有连接轴32，所述的活动平台3/固定平台1通过连接轴32与固定平台1/活动平台3旋转活动连接，且连接轴32的轴线平行于固定平台1的工作面；所述的驱动装置2驱动活动平台3相对于固定平台1围绕连接轴32转动。为了避免驱动装置2在活动平台3旋转的过程中卡死，驱动装置2的两端均与对应部件铰接。
如图3所示为打印平台的脱模过程示意图（按A-B-C-D顺序进行）。活动平台3在相对于固定平台1转动的过程中，活动平台3的工作面相对于固定平台1的工作面交错。在这个过程中，模型与对应平台工作面的分离速度沿从连接轴32至远端呈逐渐增大的趋势。对应的，模型收到的驱动模型与对应平台分离的作用力也呈线性变化，模型局部收到的压强较大，更有利于模型与对应平台的分离。
具体实施方式三
与具体实施方式一相比，本实施方式的不同之处在于，所述的导向槽11呈螺旋状。如图5至图8所示，所述的导向槽11包括若干导向单元111，所述导向单元111的数量为连接柱31数量的整数倍；每一所述的导向单元111包括两个旋向相反的分段112，两个分段112连接成一体，并在连接处圆滑过渡；若干所述的导向单元111依次首尾连接，并在连接处圆滑过渡。所述的驱动装置2为电机，所述的驱动装置2与活动平台3之间设有挠性联轴器5。
由于活动平台3相对于固定平台1上下运动的过程中，模型4收到的纵向剪切力较大，有可能会对模型4造成损坏，或者使模型4变形。螺旋状的导向槽11使活动平台3在相对于固定平台1上下运动的同时，在通孔内旋转，模型4在受到纵向剪切力的同时，还受到横向扭矩的作用，辅助模型4与承载平台分离，模型4在纵向和横向的作用力均在一定程度上减小，降低了模型4损坏或变形的风险。
使用时，驱动装置2只需要驱动活动平台3单向旋转，活动平台3在导向槽11的作用下周期性的上下螺旋运动。采用该方案，驱动装置2工作状态的控制难度大大降低，设备成本也同步降低。
如图2和图3所示，基于如上所述的承载平台的全自动打印方法，至少包括以下步骤：
步骤一 打印材料在承载平台上成型，在成型过程中，模型4的底部同时与固定平台1和活动平台3粘接；
步骤二 待模型4完全固化后，驱动装置2驱动活动平台3相对于固定平台向上运动，完成模型4的至少部分分离；
步骤三 驱动装置2驱动活动平台3向与步骤二相反的方向运动，实现模型4与承载平台的完全分离；
步骤四 采用机械手自动将模型4取出。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种3D打印承载平台，其特征在于：包括相互拼接的固定平台（1）和活动平台（3），所述活动平台（3）连接有用于驱动活动平台（3）的工作面相对固定平台（1）的工作面升降或交错的驱动装置（2）。
2.根据权利要求1所述的3D打印承载平台，其特征在于：所述的活动平台（3）/固定平台（1）上设有连接轴（32），所述的活动平台（3）/固定平台（1）通过连接轴（32）与固定平台（1）/活动平台（3）旋转活动连接，且连接轴（32）的轴线平行于固定平台（1）的工作面；所述的驱动装置（2）驱动活动平台（3）相对于固定平台（1）围绕连接轴（32）转动。
3.根据权利要求1或2所述的3D打印承载平台，其特征在于：所述驱动装置（2）包括升降驱动机构及用于连接升降驱动机构与活动平台（3）的顶杆。
4.根据权利要求1所述的3D打印承载平台，其特征在于：所述的活动平台（3）呈圆柱形，所述的固定平台（1）上设有与活动平台（3）匹配的通孔，所述的活动平台（3）设置在通孔内；所述通孔的孔壁上设有导向槽（11），所述活动平台（3）的侧壁上环形均匀分布有至少两个连接柱（31），所述的活动平台（3）通过连接柱（31）与导向槽（11）滑动连接。
5.根据权利要求4所述的3D打印承载平台，其特征在于：所述的导向槽（11）呈螺旋状。
6.根据权利要求5所述的3D打印承载平台，其特征在于：所述的导向槽（11）包括若干导向单元（111），所述导向单元（111）的数量为连接柱（31）数量的整数倍；每一所述的导向单元（111）包括两个旋向相反的分段（112），两个分段（112）连接成一体，并在连接处圆滑过渡；若干所述的导向单元（111）依次首尾连接，并在连接处圆滑过渡。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的3D打印承载平台，其特征在于：所述的驱动装置（2）为电机，所述的驱动装置（2）与活动平台（3）之间设有挠性联轴器（5）。
8.基于如权利要求1-6中任一项所述的承载平台的全自动打印方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
步骤一 打印材料在承载平台上成型，在成型过程中，模型的底部同时与固定平台（1）和活动平台（3）粘接；
步骤二 待模型完全固化后，驱动装置（2）驱动活动平台（3）相对于固定平台运动，完成模型印承载平台的至少部分分离；
步骤三 驱动装置（2）驱动活动平台（3）向与步骤二相反的方向运动，实现模型与承载平台的完全分离。
9.根据权利要求7所述的全自动打印方法，其特征在于：在步骤二中，驱动装置驱动活动平台（3）相对于固定平台（1）向上运动。
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