CN111070674A - 3d打印方法、3d打印设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印方法、3D打印设备及可读存储介质，包括如下步骤：分层进行多层截面激光烧结；其中，在至少一层截面激光烧结过程中：将待扫描截面沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区；按照铺粉的先后顺序，在前一待扫描分区铺粉完成后的激光烧结过程中，对后一待扫描分区同步进行铺粉步骤。上述3D打印方法在对截面激光烧结过程中，通过将待扫描截面沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区，并进一步将激光烧结步骤和铺粉步骤同步进行，优化了激光烧结工艺，打破了传统的先将整层截面铺粉再进行激光烧结的工艺，如此避免了前后铺粉区域的粉末材料加热时间长短差异过大的问题，进而提升了成型零件的整体性能。

Description

3D打印方法、3D打印设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及三维物体制造技术领域，特别是涉及一种3D打印方法、3D打印设备及可读存储介质。
背景技术
选择性激光烧结工艺的基本过程是：如图1和图2所示，送粉装置11将一定量粉末送至工作台面，成型缸12工作台下降一个层的厚度，铺粉装置13将一层粉末材料平铺在成型缸12已成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的温度，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描，使粉末熔化并与下面已成型的部分实现粘接。当一层截面烧结完后，成型缸12工作台再下降一个层的厚度，铺粉装置14又在成型缸12已成型零件的上表面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的扫描烧结，经若干层扫描叠加，直至完成整个原型制造，实现3D打印。
上述3D打印方法仍存在不足，需要改进。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提升成型零件的整体性能的3D打印方法、3D打印设备及可读存储介质。
一种3D打印方法，包括如下步骤：
分层进行多层截面激光烧结；其中，在至少一层截面激光烧结过程中：
将待扫描截面沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区；按照铺粉的先后顺序，在前一待扫描分区铺粉完成后的激光烧结过程中，对后一待扫描分区同步进行铺粉步骤。
上述3D打印方法，在对截面激光烧结过程中，通过将待扫描截面沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区，并进一步将激光烧结步骤和铺粉步骤同步进行，优化了激光烧结工艺，打破了传统的先将整层截面铺粉再进行激光烧结的工艺，如此避免了前后铺粉区域的粉末材料加热时间长短差异过大的问题，进而提升了成型零件的整体性能；此外其无需等待整个铺粉动作完成后再进行激光烧结，可节省所有的后一待扫描分区的铺粉时间，提高了生产效率。
在其中一些实施例中，在同一层截面激光烧结过程中：
按照铺粉的先后顺序，在所述前一待扫描分区铺粉完成后的激光烧结过程中，在对所述后一待扫描分区进行所述铺粉步骤之后，还包括：对所述后一待扫描分区同步进行粉末材料加热补偿的步骤。
在其中一些实施例中，在同一层截面激光烧结过程中：
按照铺粉的先后顺序，后一待扫描分区的铺粉步骤及粉末材料加热补偿步骤总时间小于或等于前一待扫描分区的激光烧结所需时间。
在其中一些实施例中，各个所述待扫描分区的面积相等。
在其中一些实施例中，各个所述待扫描分区的激光烧结的时间相等。
在其中一些实施例中，所述待扫描截面为方形。
在其中一些实施例中，各所述待扫描分区为方形，多个所述待扫描分区依次分布于所述方形的一边所在的直线方向上，所述铺粉方向平行于所述直线方向。
在其中一些实施例中，所述待扫描截面为圆形。
在其中一些实施例中，所述铺粉步骤所采用的铺粉装置的一端固定，另一端能够相对所述固定的一端转动并在所述待扫描截面上完成铺粉。
在其中一些实施例中，各所述待扫描分区相互接触于同一点，所述同一点位于所述待扫描截面的轮廓所在圆形上且与所述铺粉装置的一端的固定点重合。
一种3D打印设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的3D打印方法的步骤。
一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的3D打印方法的步骤。
附图说明
图1为传统的选择性激光烧结工艺的一状态的示意图；
图2为传统的选择性激光烧结工艺的又一状态的示意图；
图3为本发明的3D打印方法的一实施例的待扫描截面的分区示意图；
图4为本发明的3D打印方法的又一实施例的待扫描截面的分区示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1及图2，铺粉装置13将一层粉末材料平铺在成型缸12已成型零件的上表面，加热装置将粉末加热至设定的温度。本发明的研究人员发现，在铺粉装置13将粉末材料平铺于成型缸12已成型零件的上表面的过程中，其加热装置一直处于对粉末材料进行加热的加热状态，直至粉末材料平铺完成。对于先平铺于成型缸12已成型零件的上表面的粉末材料，其受加热装置加热的时间较后平铺的粉末材料长，其粉末受热更加均匀。当铺粉装置13将粉末材料平铺完成后，振镜系统控制激光器按照该层的截面轮廓对实心部分粉末层进行扫描以使粉末材料激光烧结。例如先扫描后铺粉区域的截面，再扫描先铺粉区域的截面；由于其后铺粉区域的粉末材料受热时间短，粉末材料受热不均匀，将对成型工件成型质量产生不可预计的影响。同时在扫描后铺粉区域截面的过程中，先铺粉区域的粉末材料一直处于加热状态，导致前后铺粉区域的粉末材料加热时间长短差异过大，长时间加热对其粉末材料的性能也会产生一定的影响，从而影响成型零件的整体性能。
基于此，本申请一实施方式提供了一实施例的3D打印方法，包括如下步骤：
分层进行多层截面激光烧结。其中，在至少一层截面激光烧结过程中：
将待扫描截面14沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区(如图3所示)；按照铺粉的先后顺序，在前一待扫描分区铺粉完成后的激光烧结过程中，对后一待扫描分区同步进行铺粉步骤。
其中，前一待扫描分区和后一待扫描分区是按照铺粉的先后顺序区分的，前一待扫描分区是铺粉在前的待扫描分区，后一待扫描分区是铺粉在后的待扫描分区。
可理解，若待扫描分区的数量为n，n大于1。按照铺粉的先后顺序，依次为待扫描分区S1、待扫描分区S2、…、待扫描分区Sn。其中，在待扫描分区S1和待扫描分区S2中，待扫描分区S1是前一待扫描分区，待扫描分区S2是后一待扫描分区。其他以此类推。
具体地，当铺粉装置13将粉末材料平铺完待扫描分区1的铺粉，振镜系统控制激光器开始扫描铺粉待扫描分区1进行激光烧结。在扫描铺粉待扫描分区1进行激光烧结的同时，铺粉装置13继续完成待扫描分区2的粉末材料铺粉动作。当扫描完铺粉待扫描分区1的同时，铺粉装置13已完成铺粉待扫描分区2的铺粉动作。依次逐步完成每一个铺粉待扫描分区。
上述3D打印方法，在对截面激光烧结过程中，通过将待扫描截面14沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区，并进一步将激光烧结步骤和铺粉步骤同步进行，优化了激光烧结工艺，打破了传统的先将整层截面铺粉再进行激光烧结的工艺，如此避免了前后铺粉区域的粉末材料加热时间长短差异过大的问题，进而提升了成型零件的整体性能；此外其无需等待整个铺粉动作完成后再进行激光烧结，还可节省所有的后一待扫描分区的铺粉时间，提高了生产效率。
在如图3所示的示例中，铺粉装置13的铺粉方向为水平方向，将待扫描截面14沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区(S1、S2、S3、S4…)，图示仅为示例，在其他示例中，待扫描分区的数量可为2个或3个及以上。
可理解，在一层或多层截面激光烧结过程中采用上述工艺进行烧结。例如可以在各层截面激光烧结过程中均采用上述工艺进行烧结。
在其中一些实施例中，在同一层截面激光烧结过程中：按照铺粉的先后顺序，在前一待扫描分区铺粉完成后的激光烧结过程中，在对后一待扫描分区进行铺粉步骤之后，还包括：对后一待扫描分区同步进行粉末材料加热补偿的步骤。
可理解，一般地在铺粉步骤中用于激光烧结的基板一直处于加热状态，在铺粉步骤完成后为了保证待扫描分区精确地达到设定温度，因此需要在铺粉之后及在激光烧结之前对待扫描分区进行粉末材料加热补偿。
为了使前一待扫描分区扫描结束完成激光烧结时，后一待扫描分区已经完成铺粉和粉末材料加热补偿，因此在同一层截面激光烧结过程中：按照铺粉的先后顺序，控制后一待扫描分区的铺粉步骤及粉末材料加热补偿步骤总时间小于或等于前一待扫描分区的激光烧结所需时间。
优选地，在同一层截面激光烧结过程中：按照铺粉的先后顺序，后一待扫描分区的铺粉步骤及粉末材料加热补偿步骤总时间等于前一待扫描分区的激光烧结所需时间。则，前一待扫描分区扫描结束完成激光烧结时，后一待扫描分区同时也刚好完成铺粉和粉末材料加热补偿。
在其中一些实施例中，各个待扫描分区的面积相等。相应地，控制各个待扫描分区的激光烧结的时间相等。可理解，各个待扫描分区的面积相等可以为近似或基本相等、或完全相等。具体地，如若待扫描截面14所需激光烧结的总时间为TS，则每个待扫描分区的激光烧结的时间控制为TS/n。进一步地，待扫描截面14所需激光烧结的总时间可以根据待扫描截面14的面积和扫描速度来确定。
进一步地，如若待扫描截面14所需激光烧结的总时间为TP，各个待扫描分区的铺粉时间也相等，每个待扫描分区的铺粉时间为TP/n。可理解，各个待扫描分区的铺粉时间相等可以为近似或基本相等、或完全相等。
若各粉末材料加热补偿步骤的时间也相等，每个粉末材料加热补偿步骤的时间均为△T。如上所述，在一些实施例中，TS/n≥TP/n+△T。如此采用该3D打印方法，每一层截面激光烧结过程至少可以缩短(TP-TP/n)的时间，大大提高了设备的生产效率。
在如图3所示的实施例中，待扫描截面14为方形。进一步地，参阅图3，各待扫描分区为方形，多个待扫描分区依次分布于方形的一边所在的直线方向上，铺粉方向平行于直线方向。
在另一些实施例中，如图4所示，待扫描截面16为圆形。进一步地，请参阅图4，铺粉步骤所采用的铺粉装置15的一端固定，另一端能够相对固定的一端转动并在待扫描截面16上完成铺粉。进一步地，铺粉装置15的一端的固定点为A点。在本具体示例中，铺粉方向为铺粉装置15转动的弧线所在方向。
进一步地，各待扫描分区相互接触于同一点，该同一点位于待扫描截面16的轮廓所在圆形上。该同一点与铺粉装置15的一端的固定点重合，即均为A点。
进一步地，在如图4所示的示例中，将待扫描截面16沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区(S1、S2、S3、S4)，图示仅为示例，在其他示例中，待扫描分区的数量可为2个或3个及以上。各待扫描分区的面积相等。
本发明一实施方式还提供了一种3D打印设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一项方法的步骤。
在其中一些实施例中，3D打印设备可以是终端或包含终端。该3D打印设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该3D打印设备的处理器用于提供计算和控制能力。该3D打印设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该3D打印设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述任意一种3D打印方法。该3D打印设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该3D打印设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是3D打印设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本发明一实施方式还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现任一项任一项的方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：
分层进行多层截面激光烧结；其中，在至少一层截面激光烧结过程中：
将待扫描截面沿铺粉方向依次分为多个待扫描分区；按照铺粉的先后顺序，在前一待扫描分区铺粉完成后的激光烧结过程中，对后一待扫描分区同步进行铺粉步骤。
2.如权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，在同一层截面激光烧结过程中：
按照铺粉的先后顺序，在所述前一待扫描分区铺粉完成后的激光烧结过程中，在对所述后一待扫描分区进行所述铺粉步骤之后，还包括：对所述后一待扫描分区同步进行粉末材料加热补偿的步骤。
3.如权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，在同一层截面激光烧结过程中：
按照铺粉的先后顺序，后一待扫描分区的铺粉步骤及粉末材料加热补偿步骤总时间小于或等于前一待扫描分区的激光烧结所需时间。
4.如权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，各个所述待扫描分区的面积相等。
5.如权利要求4所述的3D打印方法，其特征在于，各个所述待扫描分区的激光烧结的时间相等。
6.如权利要求1至5任一项所述的3D打印方法，其特征在于，所述待扫描截面为方形。
7.如权利要求6所述的3D打印方法，其特征在于，各所述待扫描分区为方形，多个所述待扫描分区依次分布于所述方形的一边所在的直线方向上，所述铺粉方向平行于所述直线方向。
8.如权利要求1至5任一项的3D打印方法，其特征在于，所述待扫描截面为圆形。
9.一种3D打印设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的3D打印方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的3D打印方法的步骤。
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