CN110757797A - 一种多材料3d打印机的打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多材料3D打印机的打印方法，包括如下步骤：1)，Z轴平移机构带动光机和打印平台平移至相应位置；2)，盛料槽转动，通过刮刀机构将盛料槽中的打印材料刮成一个平整的打印层，之后盛料槽停止转动；3)，打印平台下降，使打印平台下表面和盛料槽底部的间距为切片设定的打印厚度；光机投影图像范围，使投影范围内的打印材料固化在打印平台上；4)，斜拔机构启动，使安装板倾斜，打印平台上的固化层和盛料槽分离；5)，Z轴平移机构继续带动光机和打印平台平移至下一个待使用的盛料槽相应位置，然后重复步骤2)～4)进行逐层打印，直到打印完成。本发明能实现多种材料打印，且打印脱模快速，并能有效解决打印材料打印不上的问题。

Description

一种多材料3D打印机的打印方法

【技术领域】

本发明涉及一种3D打印方法，具体涉及一种多材料3D打印机的打印方法，属于3D打印技术领域。

【背景技术】

3D打印机又称三维打印机，是一种采用累积制造技术(即快速成形技术)的机器，它的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器按照程序把产品一层层造出来。

现有技术的3D打印机在打印时往往存在以下缺陷：

1、只能打印一种材料，不能支持多材料打印，存在打印材料单一的问题，不能满足一个打印件能打印多种材料的需求。

2、盛放打印溶液的盛液槽高度无法调节，进而无法调整打印材料液面和打印平台的距离，存在打印材料打印不上的问题。

3、当打印材料粘稠度较高时，打印平台脱模慢且困难，脱模效率低进而影响打印速度。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的多材料3D打印机的打印方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本发明的目的在于一种多材料3D打印机的打印方法，其能实现多种材料打印，且打印脱模快速，并能有效解决打印材料打印不上的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种多材料3D打印机的打印方法，其采用一种多材料3D打印机，该打印机包括机架、底板、Z轴平移机构、打印平台、斜拔机构、安装板以及至少两个盛料机构；其中，所述底板固定安装于机架上；所述Z轴平移机构支撑于底板上；所述Z轴平移机构上安装有一光机；所述打印平台安装于Z轴平移机构上；所述斜拔机构的底端安装于底板上，顶端连接安装板；所述盛料机构并排设置于安装板上，其包括一盛料槽；各盛料机构配置有一套刮刀机构；

所述打印方法包括如下步骤：

1)，Z轴平移机构带动光机和打印平台平移，使光机移动至待使用的盛料槽底部，打印平台移动至盛料槽顶部；

2)，盛料槽通过驱动电机驱动而转动，通过刮刀机构将盛料槽中的打印材料刮成一个平整的打印层，之后盛料槽停止转动；

3)，打印平台下降，使打印平台下表面和盛料槽底部的间距为切片设定的打印厚度；光机投影图像范围，使投影范围内的打印材料固化在打印平台上；

4)，斜拔机构启动，使安装板倾斜，使打印平台上的固化层和盛料槽分离；之后打印平台和斜拔机构复位；

5)，Z轴平移机构继续带动光机和打印平台平移至下一个待使用的盛料槽相应位置，然后重复步骤2)～4)进行逐层打印，直到打印完成，最终实现一个打印机能打印多种材料。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：述Z轴平移机构包括Z轴固定板、同步带电机、同步带、滑块以及导轨；所述Z轴固定板上安装有打印平台升降机构和光机，并随Z轴固定板移动；所述同步带电机安装于底板上，其连接并驱动同步带；所述同步带上固定有一固定块；所述固定块固定于Z轴固定板的底部，使同步带带动Z轴固定板平移；所述滑块安装于Z轴固定板的底部；所述导轨安装于底板上，滑块和导轨相配合，并能沿导轨移动。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述导轨设置有两条，其布置于同步带电机的两侧；所述导轨的底部垫有一水平条。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述水平条具体为大理石条。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述固定块夹持所述同步带，使同步带和固定块相固结。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述斜拔机构包括支撑板、转轴、斜拔杆组、铰接座以及斜拔驱动模组；其中，所述支撑板水平安装于机架上；所述转轴通过轴承座枢接于支撑板上；所述安装板和转轴相枢接，使安装板能绕转轴转动；所述斜拔杆组的顶端和安装板的底部相铰接，底端和铰接座相铰接；所述斜拔驱动模组连接并驱动铰接座，使铰接座移动。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述支撑板上开设有若干让位孔，所述光机及斜拔杆组穿过让位孔；所述支撑板一端还固定有光电传感器I，该光电传感器I确定Z轴平移机构的起点和/或复位。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述斜拔杆组具体为两根交叉设置的斜拔杆。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述斜拔驱动模组具体采用正反丝杠驱动模组，使两铰接座能同步相向或相背移动。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述斜拔驱动模组的一侧设有两个光电传感器II；所述铰接座上设有一挡杆，所述挡杆能插入光电传感器II，以检测铰接座的位置。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述盛料机构包括轴承固定座、转盘轴承、驱动电机以及转盘；其中，所述轴承固定座固持于安装板上；所述转盘轴承枢接于轴承固定座上；所述转盘轴承内侧的下端设有一圈齿圈，上端设有内螺纹；所述驱动电机安装于安装板上，其连接并驱动一驱动齿轮；所述驱动齿轮和齿圈啮合，使驱动齿轮依次驱动齿圈、转盘轴承转动；所述转盘的外侧设有外螺纹；所述外螺纹和转盘轴承的内螺纹螺接，通过转动转盘来调整转盘高度；所述盛料槽和转盘相固接，其随转盘转动。

本发明的多材料3D打印机的打印方法进一步为：所述刮刀机构安装于安装板上，其延伸入盛料槽；所述盛料机构设置有并排设置的3个。

本发明的多材料3D打印机的打印方法还可为：所述转盘的外螺纹上螺接有一锁紧圈，所述锁紧圈能抵接于转盘轴承上，其上开设有螺孔；所述螺孔内螺接有锁紧螺钉，锁紧螺钉能抵接于外螺纹上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的多材料3D打印机的打印方法通过多个盛料机构以及能带动打印平台移动的Z轴平移机构，从而能够实现一个打印件能打印多种材料。

2.本发明的多材料3D打印机的打印方法中Z轴平移机构通过电机驱动，同步带传动，光电传感器实现Z轴平移机构定位准确；打印平台与光机相对固定设置，保证打印过程中不会出现错位现象。

3.本发明的多材料3D打印机的打印方法可以使打印平台快速脱模，提高打印速率，尤其适用于打印材料粘稠度较高的打印材料。

4.本发明的多材料3D打印机的打印方法配套交叉结构的斜拔杆和光电传感器，使斜拔机构的承重性能好，定位准确。

5.本发明的多材料3D打印机的打印方法的每个盛料槽高度能够单独调节，从而调整打印成型面的高度，保证打印材料能够打印得上。

【附图说明】

图1是本发明的多材料3D打印机的立体图，

图2是本发明的多材料3D打印机另一视角的立体图。

图3是本发明的多材料3D打印机的剖面图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是本发明的多材料3D打印机在斜拔机构倾斜时的状态图。

图6是图5中B处的局部放大图。

图7是本发明的多材料3D打印机的局部立体图。

图8是本发明的多材料3D打印机的盛料机构的局部立体分解图。

图9是本发明的多材料3D打印机的盛料机构的局部剖面图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种多材料3D打印机，其能将多种打印材料打印至一个打印件上，其由机架1、底板2、Z轴平移机构3、打印平台4、斜拔机构5、安装板6以及至少两个盛料机构7等几部分装配而成。

其中，所述底板2固定安装于机架1上。

所述Z轴平移机构3支撑于底板2上，并能相对于底板2移动，所述Z轴平移机构3上安装有一光机8，光机8能随Z轴平移机构3移动至任一盛料机构7底部，其能对打印材料进行固化，且仅需设置一套光机8，从而大大降低打印机的成本。

所述Z轴平移机构3由Z轴固定板31、同步带电机32、同步带33、滑块34以及导轨35等几部分组成。所述Z轴固定板31上安装有打印平台升降机构9和光机8，打印平台升降机构9和光机8能随Z轴固定板31移动，使Z轴固定板31到达相应的盛料机构7下方。

所述同步带电机32安装于底板2上，其连接并驱动同步带33。所述同步带33上固定有一固定块36，通过同步带33带动固定块36往复移动。在本实施方式中，所述固定块36系夹持所述同步带33，使同步带33和固定块36相固结。进一步的，所述固定块36固定于Z轴固定板31的底部，使固定块36能带动Z轴固定板31平移，再通过Z轴固定板31联动打印平台升降机构9和光机8。

所述滑块34安装于Z轴固定板31的底部。所述导轨35安装于底板2上，滑块34和导轨35相配合，并能沿导轨35移动。在本实施方式中，所述导轨35设置有两条，其布置于同步带电机32的两侧，从而能够平稳支撑Z轴固定板31，避免Z轴固定板31倾覆。进一步的，所述导轨35的底部垫有一水平条37，在本实施方式中，所述水平条37具体为大理石条，大理石条便于加工，且平面度好，从而保证打印平台能够水平、顺畅的移动。

所述打印平台4安装于Z轴平移机构3的打印平台升降机构9上，其能由打印平台升降机构9驱动而上下升降，使打印平台4浸入盛料机构7的打印材料中。同时，该打印平台4还能随Z轴平移机构3沿盛料机构7排布方向平移至各盛料机构7的上方，以利用各盛料机构7中不同打印材料，实现一个打印机多材料打印。本实施方式的打印平台升降机构9和打印平台4均为现有技术，故，在此不再赘述。

所述Z轴平移机构3的工作过程如下：同步带电机32转动，带动同步带33运动，同步带33带动其上的固定块36移动，固定块36联动Z轴固定板31移动，通过Z轴固定板31带动打印平台升降机构9、打印平台4及光机8平移，使打印平台4和光机8能够到达任一盛料机构7的上方，从而能够实现一个打印件能打印多种材料，并保证打印过程中不会出现错位现象。

进一步的，所述斜拔机构5的底端安装于底板2上，顶端连接安装板6，其能驱动安装板6翻转，安装板6联动盛料机构7，使打印平台快速脱模，从而提高打印速率。具体的说，所述斜拔机构5由支撑板51、转轴52、斜拔杆组53、铰接座54以及斜拔驱动模组55等几部分组成。

其中，所述支撑板51水平安装于机架1上。所述支撑板51上开设有若干让位孔56，所述光机8及斜拔杆组53穿过让位孔56，光机8投射出的光经让位孔56投射至盛料机构7的底部。

所述支撑板51一端还固定有光电传感器I39，该光电传感器I39不仅用于精准确定Z轴平移机构3的移动起点，并以此起点为基准，由软件控制Z轴平移机构3的移动距离(本实施方式中，移动距离设置为227mm)；另外，光电传感器I39对Z轴平移机构3在多次往复移动时产生的误差起到清零复位作用。

所述转轴52通过轴承座56枢接于支撑板51上。所述安装板6和转轴52相枢接，使安装板6能绕转轴52转动，使安装板6倾斜，安装板6联动盛料机构7，以实现打印平台4和打印材料之间脱模。

所述斜拔杆组53的顶端和安装板6的底部相铰接，底端和铰接座54相铰接。在本实施方式中，所述斜拔杆组53具体为两根交叉设置的斜拔杆，从而使斜拔机构5的承重性能好，并使安装板6升降平稳。

所述斜拔驱动模组55连接并驱动铰接座54，使铰接座54移动。所述斜拔驱动模组55具体采用正反丝杠驱动模组，使两铰接座54能同步相向或相背移动，从而使两根斜拔杆升降的同步性好。

所述斜拔驱动模组55的一侧设有两个光电传感器II57。其中一铰接座54上设有一挡杆58，所述挡杆58能插入光电传感器II57，以检测铰接座54和安装板6的位置。即当挡杆58插入其中一光电传感器II57，挡杆58切断光电传感器II57，此时安装板6处于水平状态；当打印平台4需要脱模时，斜拔驱动模组55启动，并驱动铰接座54相背运动，当挡杆58插入另一光电传感器II57，挡杆58切断该光电传感器II57，此时安装板6呈倾斜状态以实现脱模(如图5所示)。

所述斜拔机构5的工作过程如下：当打印平台4需要脱模时，斜拔驱动模组55启动，使铰接座54相背移动而相互远离，此时，铰接座54带动斜拔杆组53下降，斜拔杆组53降低后使安装板6的一端降低，另一端绕转轴52转动，从而使安装板6倾斜；安装板6倾斜后使其上的盛料机构7倾斜，而打印平台4保持不动，从而实现打印平台4的脱模。

再进一步的，所述盛料机构7并排设置于安装板6上，并随安装板6活动。在本实施方式中，所述盛料机构3设置有并排设置的3个，当然也可以根据实际打印材料的数量进行增减。各盛料机构7由轴承固定座71、转盘轴承72、驱动电机73、转盘74以及盛料槽75等几部分装配而成。

其中，所述轴承固定座71固持于安装板6上。所述转盘轴承72枢接于轴承固定座71上，其能相当于轴承固定座71转动。所述转盘轴承72内侧的下端设有一圈齿圈76，上端设有内螺纹77。

所述驱动电机73安装于安装板6的底部，其连接并驱动一驱动齿轮78。所述驱动齿轮78和齿圈76啮合，使驱动齿轮78依次驱动齿圈76、转盘轴承72转动。

所述转盘74的外侧设有外螺纹79；所述外螺纹79和转盘轴承72的内螺纹77螺接。由于外螺纹79和内螺纹77螺接具有一定的咬合力，因此，转盘轴承72能够传动转盘74，使转盘74转动。

所述盛料槽75和转盘74相固接，通过转盘74带动盛料槽75转动。由于转盘74和转盘轴承72采用螺纹连接，当需要调节盛料槽75的高度时，只需要转动转盘74，即可实现转盘74和盛料槽75的升降，从而调整盛料槽75底面和打印平台4之间的间距，即打印成型面的高度，保证打印材料能够打印得上。

所述转盘74的外螺纹79上进一步螺接有一锁紧圈741，于锁紧圈741上开设有螺孔742，所述螺孔742内螺接有锁紧螺钉743。当调节转盘74和盛料槽75的高度时，需要先将锁紧螺钉743拧松，再将锁紧圈741向上转动，之后转动转盘74，使转盘74升降而调节高度。当转盘74高度调整到位后，转动锁紧圈741，使锁紧圈741抵接在转盘74的上表面，最后将锁紧螺钉743拧紧，锁紧螺钉743抵接于外螺纹79上，使转盘74和转盘轴承72相固持，使转盘轴承72能够传动转盘74。

各盛料机构7配置有一套刮刀机构10，该刮刀机构10安装于安装板6上，其延伸入盛料槽75，并能将打印材料刮平。所述刮刀机构10为现有技术，故，在此亦不再赘述。

所述盛料机构7的设计原理如下：当需要调节盛料槽75的高度时，只需要转动转盘74，在外螺纹79和内螺纹77的共同配合下使转盘74和盛料槽75顶升，进而调整盛料槽75的打印成型面的高度，避免在换打印材料过程中不会出现打不上的现象。

当盛料机构7工作时，驱动电机73驱动驱动齿轮78转动，驱动齿轮78联动齿圈76，齿圈76带动转盘轴承72，转盘轴承72驱动转盘74转动，最后转盘74联动盛料槽75转动。

采用上述多材料3D打印机的打印方法的打印方法包括如下步骤：

1)，Z轴平移机构3带动光机8和打印平台4平移，使光机8移动至待使用的盛料槽75底部，打印平台4移动至盛料槽75顶部；

2)，驱动电机73驱动盛料槽75转动，通过刮刀机构10将盛料槽75的打印材料刮成一个平整的打印层，之后盛料槽75停止转动；

3)，打印平台4下降，使打印平台4下表面和盛料槽75底部的间距为切片设定的打印厚度；光机8投影图像范围，使投影范围内的打印材料固化在打印平台4上；

4)，斜拔机构5启动，使安装板6倾斜，使打印平台4上的固化层和盛料槽75分离；之后打印平台4和斜拔机构5复位；

5)，Z轴平移机构3继续带动光机8和打印平台4平移至下一个待使用的盛料槽75相应位置，然后重复步骤2)～4)进行逐层打印，直到打印完成。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：其采用一种多材料3D打印机，该打印机包括机架、底板、Z轴平移机构、打印平台、斜拔机构、安装板以及至少两个盛料机构；其中，所述底板固定安装于机架上；所述Z轴平移机构支撑于底板上；所述Z轴平移机构上安装有一光机；所述打印平台安装于Z轴平移机构上；所述斜拔机构的底端安装于底板上，顶端连接安装板；所述盛料机构并排设置于安装板上，其包括一盛料槽；各盛料机构配置有一套刮刀机构；

所述打印方法包括如下步骤：

1)，Z轴平移机构带动光机和打印平台平移，使光机移动至待使用的盛料槽底部，打印平台移动至盛料槽顶部；

2)，盛料槽通过驱动电机驱动而转动，通过刮刀机构将盛料槽中的打印材料刮成一个平整的打印层，之后盛料槽停止转动；

3)，打印平台下降，使打印平台下表面和盛料槽底部的间距为切片设定的打印厚度；光机投影图像范围，使投影范围内的打印材料固化在打印平台上；

4)，斜拔机构启动，使安装板倾斜，使打印平台上的固化层和盛料槽分离；之后打印平台和斜拔机构复位；

5)，Z轴平移机构继续带动光机和打印平台平移至下一个待使用的盛料槽相应位置，然后重复步骤2)～4)进行逐层打印，直到打印完成，最终实现一个打印机能打印多种材料。

2.如权利要求1所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：述Z轴平移机构包括Z轴固定板、同步带电机、同步带、滑块以及导轨；所述Z轴固定板上安装有打印平台升降机构和光机，并随Z轴固定板移动；所述同步带电机安装于底板上，其连接并驱动同步带；所述同步带上固定有一固定块；所述固定块固定于Z轴固定板的底部，使同步带带动Z轴固定板平移；所述滑块安装于Z轴固定板的底部；所述导轨安装于底板上，滑块和导轨相配合，并能沿导轨移动。

3.如权利要求1所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述导轨设置有两条，其布置于同步带电机的两侧；所述导轨的底部垫有一水平条。

4.如权利要求3所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述水平条具体为大理石条。

5.如权利要求2所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述固定块夹持所述同步带，使同步带和固定块相固结。

6.如权利要求1或2所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述斜拔机构包括支撑板、转轴、斜拔杆组、铰接座以及斜拔驱动模组；其中，所述支撑板水平安装于机架上；所述转轴通过轴承座枢接于支撑板上；所述安装板和转轴相枢接，使安装板能绕转轴转动；所述斜拔杆组的顶端和安装板的底部相铰接，底端和铰接座相铰接；所述斜拔驱动模组连接并驱动铰接座，使铰接座移动。

7.如权利要求6所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述支撑板上开设有若干让位孔，所述光机及斜拔杆组穿过让位孔；所述支撑板一端还固定有光电传感器I，该光电传感器I确定Z轴平移机构的起点和/或复位。

8.如权利要求6所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述斜拔杆组具体为两根交叉设置的斜拔杆。

9.如权利要求6所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述斜拔驱动模组具体采用正反丝杠驱动模组，使两铰接座能同步相向或相背移动。

10.如权利要求6所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述斜拔驱动模组的一侧设有两个光电传感器II；所述铰接座上设有一挡杆，所述挡杆能插入光电传感器II，以检测铰接座的位置。

11.如权利要求1或2所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述盛料机构包括轴承固定座、转盘轴承、驱动电机以及转盘；其中，所述轴承固定座固持于安装板上；所述转盘轴承枢接于轴承固定座上；所述转盘轴承内侧的下端设有一圈齿圈，上端设有内螺纹；所述驱动电机安装于安装板上，其连接并驱动一驱动齿轮；所述驱动齿轮和齿圈啮合，使驱动齿轮依次驱动齿圈、转盘轴承转动；所述转盘的外侧设有外螺纹；所述外螺纹和转盘轴承的内螺纹螺接，通过转动转盘来调整转盘高度；所述盛料槽和转盘相固接，其随转盘转动。

12.如权利要求11所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述刮刀机构安装于安装板上，其延伸入盛料槽；所述盛料机构设置有并排设置的3个。

13.如权利要求11所述的多材料3D打印机的打印方法，其特征在于：所述转盘的外螺纹上螺接有一锁紧圈，所述锁紧圈能抵接于转盘轴承上，其上开设有螺孔；所述螺孔内螺接有锁紧螺钉，锁紧螺钉能抵接于外螺纹上。

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