CN111452357A - 用于三维物体的快速打印方法、快速打印设备及可读存储介质 - Google Patents

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CN111452357A CN202010360237.6A CN202010360237A CN111452357A CN 111452357 A CN111452357 A CN 111452357A CN 202010360237 A CN202010360237 A CN 202010360237A CN 111452357 A CN111452357 A CN 111452357A
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Abstract

一种用于三维物体的快速打印方法、快速打印设备及可读存储介质，包括：当铺粉机构将当前层粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置向供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置移动以进行下一层铺粉工作，且当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上当前层已铺好的粉面进行扫描。本发明用于三维物体的快速打印方法、快速打印设备及可读存储介质在实现扫描的过程中进行了铺粉工作，节约了快速打印时间，提高了打印效率；而且更适用于粉末流动性差或受潮的粉末的打印成型，防止了粉末铺粉时掉落在工作区域。

Description

用于三维物体的快速打印方法、快速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，特别是涉及一种用于三维物体的快速打印方法、快速打印设备及可读存储介质。
背景技术
作为增材制造技术之一的选择性激光熔融技术，其基本过程是：如图1所示，供粉缸2上升一个层厚以将一定量粉末送至工作区域，成型缸1下降一个层的厚度，铺粉机构3将一层粉末材料平铺在成型缸1的基板或已成型零件的上表面，并在成型缸1的右极限位置停止，如图2所示；此时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。当该层截面烧结完后，铺粉机构3返回并向供粉缸2移动以进行下一次铺粉，当到达供粉缸2的左极限位置时，供粉缸2上升一个层的厚度，成型缸1再下降一个层的厚度，铺粉机构3返回并将供粉缸2的铺粉在成型缸1已成型零件的上表面又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。
以上铺粉方式属于单向铺粉方式，由其工作过程可知，铺粉机构3移动至成型缸的右极限位置（如图2所示），即当铺粉完成时，必须等待激光烧结完成后，才可继续铺粉动作。也就是说，在等待制件烧结的过程中，不能进行设备铺粉动作，只有当设备烧结完成后才可以继续完成铺粉动作，这样便大大降低了设备的生产效率。
发明内容
基于此，本发明提供了一种能够提升制件打印效率的一种用于三维物体的快速打印方法、快速打印设备及可读存储介质。
一种用于三维物体的快速打印方法，当铺粉机构将当前层粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离送粉机构的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离送粉机构的一侧极限位置向送粉机构移动以进行下一层铺粉工作，且当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上当前层已铺好的粉面进行扫描。
作为本发明的进一步优选方案，当送粉机构为供粉缸时，所述方法包括如下步骤：
当铺粉机构将粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置向供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置移动，且在铺粉机构移动至供粉缸之前，供粉缸下降第一预设层厚；其中，当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；
当铺粉机构移动至供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，供粉缸上升第二预设层厚，成型缸下降一层厚的距离，铺粉机构返回移动以将供粉缸的粉末平铺至工作区域。
作为本发明的进一步优选方案，当送粉机构为供粉缸时，所述方法包括如下步骤：
当铺粉机构将粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置向供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置移动；其中，当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；
当铺粉机构移动至供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，供粉缸上升第四预设层厚，成型缸下降一层厚的距离，铺粉机构返回移动以将供粉缸的粉末平铺至工作区域。
作为本发明的进一步优选方案，所述铺粉机构返回移动以将供粉缸的粉末平铺至工作区域具体包括：
铺粉机构返回并从供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置向成型缸移动，当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，判断扫描系统对工作区域上的粉末是否扫描完成，若完成，铺粉机构继续向成型缸移动，否则铺粉机构停止于成型缸的另一侧极限位置等待。
作为本发明的进一步优选方案，当铺粉机构的起始位置位于成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置时，所述方法还包括：
铺粉机构从成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置向供粉缸移动，直至移动至供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，供粉缸上升第三预设层厚，成型缸下降一个层厚的距离，以使铺粉机构返回并将粉末平铺至成型缸。
作为本发明的进一步优选方案，当铺粉机构的起始位置位于供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，所述方法还包括：
供粉缸上升第三预设层厚，成型缸下降一个层厚的距离，铺粉机构从供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置向成型缸移动，以将供粉缸的粉末平铺至成型缸。
作为本发明的进一步优选方案，所述扫描系统为振镜系统。
一种三维物体的快速打印设备，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用于三维物体的快速打印方法的步骤。
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用于三维物体的快速打印方法的步骤。
本发明的用于三维物体的快速打印方法、快速打印设备及可读存储介质，通过巧妙地控制铺粉机构、成型缸和送粉机构的先后运动顺序，即在铺粉机构铺完当前层粉末时，没有马上进行扫描，而是保持成型缸位置不变，并控制铺粉机构返回向供粉缸运动以铺粉下一层粉末，且在铺送下一层粉末过程中，当铺粉机构越过成型缸的工作区域时，进行扫描，这样便减少了扫描过程中铺粉机构在成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置的等待时间，使得本发明在实现扫描的过程中进行了铺粉工作，节约了快速打印的时间，从而提高了打印效率。另外，本发明更适用于粉末流动性差或受潮的粉末的打印成型，因为通过铺粉机构铺完当前层粉末时成型缸位置不变，防止了粉末铺粉时掉落在工作区域。
附图说明
图1为传统的选择性激光熔融设备的一状态的示意图；
图2为传统的选择性激光熔融设备的又一状态的示意图；
图3为本发明的用于三维物体的快速打印方法的一实施例的布局示意图；
图4为本发明的用于三维物体的快速打印方法的一实施例的一状态的示意图；
图5为本发明的用于三维物体的快速打印方法的一实施例的又一状态的示意图。
附图中标记：
1、成型缸，2、供粉缸，3、铺粉机构，4、溢粉缸，A、铺粉左极限位置，C、铺粉右极限位置，B、铺粉中间位置。
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。
如图3所示，本申请一实施方式提供了一实施例的用于三维物体的快速打印方法，包括如下步骤：
当铺粉机构3将当前层粉末平铺至成型缸1的工作区域并移动至成型缸1的远离送粉机构的一侧极限位置时，返回并从成型缸1的远离送粉机构的一侧极限位置向送粉机构移动以进行下一层铺粉工作，且当铺粉机构3移动至成型缸1的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上当前层已铺好的粉面进行扫描。
根据送粉机构与成型缸1的位置关系，所述送粉机构可为上送粉机构和下送粉机构，上送粉机构是指送粉机构（例如，送粉箱）位于成型缸1的上方；而下送粉机构是指送粉机构（例如，供粉缸）与成型缸1在同一工作平面位置的装置。下面以送粉机构为供粉缸对本发明的技术方案进行详细阐述。当铺粉机构将当前层粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离送粉机构的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离送粉机构的一侧极限位置向送粉机构移动以进行下一层铺粉工作，且当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上当前层已铺好的粉面进行扫描。
在此需说明的是，当铺粉机构3从成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置向供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置移动以进行下一层铺粉工作的过程中，可下降供粉缸2，目的是避免供粉缸2上升存在的累积误差，从而提高控制精确度；另一种方式也可以不下降供粉缸2，目的是操作简便。针对此两种不同情况本发明用于三维物体的快速打印方法包括以下两种具体方法。
第一种方法包括以下步骤：
当铺粉机构3将粉末平铺至成型缸1的工作区域并移动至成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置时，返回并从成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置向供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置移动，且在铺粉机构3移动至供粉缸2之前，供粉缸2下降第一预设层厚；其中，当铺粉机构3移动至成型缸1的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；在此需说明的是，所述供粉缸2何时下降没有做限定，只要其在其通过上升以提供粉末给铺粉机构3完成当前层铺粉之后，以及铺粉机构3再一次达到其之前的任一时间下降均可。
当铺粉机构3移动至供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置时，供粉缸2上升第二预设层厚，成型缸1下降一层厚的距离，铺粉机构3返回移动以将供粉缸的粉末平铺至工作区域。
第二种方法包括以下步骤：
当铺粉机构3将粉末平铺至成型缸1的工作区域并移动至成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置时，返回并从成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置向供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置移动；其中，当铺粉机构3移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；
当铺粉机构3移动至供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置时，供粉缸2上升第四预设层厚，成型缸1下降一层厚的距离，铺粉机构3返回移动以将供粉缸2的粉末平铺至工作区域。
以上第一预设层厚和第二预设层厚可由设计者根据具体需求设计，且第二预设层厚等于第一预设层厚+一层粉末厚度，这样便可为下一层铺粉提供合适的粉末量。由于，考虑铺粉过程的粉末损失，也可以稍微增加第二预设层厚的厚度，具体可由设计人员具体设定。第四预设层厚可为一层粉末的厚度，当然，考虑铺粉过程的粉末损失，也可以稍微大于一层粉末的厚度，具体可由设计人员具体设定。
在此需说明的是，以上提到的供粉缸2上升或下降均是指供粉缸2内的底板上升或下降，以控制粉末上升或下降；同理，成型缸1的上升或下降是指成型基板的上升或下降，以控制工作区域的上升或下降。在增材制造技术中，为了便于更好地控制铺粉机构3的运动行程，一般都会在成型缸1和供粉缸2的两侧设有极限位置，具体地，成型缸1的两侧极限位置是指位于成型缸1两侧的位置，其分别距离成型缸1的边缘一定距离，当然其具体数值可根据设计需要具体设定；同理，成型缸1的两侧极限位置是指位于供粉缸2两侧的位置，其分别距离供粉缸2的边缘一定距离，其具体数值也可根据设计需要具体设定。
在具体实施中，可根据预判扫描的时间合理地控制铺粉机构3的移动速度，这样使得扫描完成后正好铺粉机构3可实现铺粉，当然优选地，为了进一步保证打印方法的准确性，所述铺粉机构3返回移动以将供粉缸2的粉末平铺至工作区域具体包括：
铺粉机构3返回并从供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置向成型缸1移动，当铺粉机构3移动至成型缸1的另一侧极限位置时，判断扫描系统对工作区域上的粉末是否扫描完成，若完成，铺粉机构3继续向成型缸1移动，否则铺粉机构3停止于成型缸1的另一侧极限位置等待。
在一具体实施中，如图4所示，当铺粉机构3的起始位置位于成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置时，所述方法还包括：
铺粉机构3从成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置向供粉缸2移动，直至移动至供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置时，供粉缸2上升第三预设层厚，成型缸1下降一个层厚的距离，以使铺粉机构3返回并将粉末平铺至成型缸1。上述第三预设层厚可为一层粉末的厚度，当然，考虑铺粉过程的粉末损失，也可以稍微大于一层粉末的厚度，具体可由设计人员具体设定。
在另一具体实施中，如图5所示，当铺粉机构3的起始位置位于供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置时，所述方法还包括：
供粉缸2上升第三预设层厚，成型缸1下降一个层厚的距离，铺粉机构3从供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置向成型缸1移动，以将供粉缸2的粉末平铺至成型缸1。
本发明中的扫描系统可为振镜系统，当然还可以为其它能源的扫描系统，例如电子辐射能源等等，在此不做具体限定。
在此需说明的是，本发明用于三维物体的快速打印方法及其设备适用于包含溢粉缸4的3D打印设备（如图4和图5所示），也可以适用于不包含溢粉缸4的3D打印设备，由于本发明保护核心在于如何控制供粉缸2、成型缸1和扫描系统的运动次序，因此对于溢粉缸4的描述没有详细描述，其可参照现有3D打印设备中溢粉缸4的功能，因此在本发明中不做详细描述。
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细阐述。以下实施例中铺粉左极限位置A为上述成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置，铺粉右极限位置C为上述供粉缸2的远离成型缸1的一侧极限位置，铺粉中间位置B为上述成型缸1的另一侧极限位置。
实施例一
一种用于三维物体的快速打印方法，包括如下步骤：
步骤61、铺粉机构3从铺粉左极限位置A向供粉缸2移动，直至移动至铺粉右极限位置C时，供粉缸2上升第三预设层厚，成型缸1下降一个层厚的距离，以使铺粉机构3返回并将粉末平铺至成型缸1；
步骤62、当铺粉机构3将粉末平铺至成型缸1的工作区域并移动至成型缸1的远离供粉缸2的一侧极限位置时，供粉缸2下降第一预设层厚；
步骤63、铺粉机构3返回并从成型缸1的左极限位置向铺粉右极限位置C移动，其中，当铺粉机构3移动至铺粉中间位置B时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；
步骤64、当铺粉机构3移动至铺粉右极限位置C时，供粉缸2上升第二预设层厚，成型缸1下降一层厚的距离，铺粉机构3返回移动以将供粉缸2的粉末平铺至工作区域；
步骤65、当待打印制件烧结未完成时，返回执行步骤62，否则，结束流程。
实施例二
步骤71、供粉缸2上升第三预设层厚，成型缸1下降一个层厚的距离，以使铺粉机构3返回并将粉末平铺至成型缸1；
步骤72、当铺粉机构3将粉末平铺至成型缸1的工作区域并移动至铺粉左极限位置A时；
步骤73、铺粉机构3返回并从成型缸1的左极限位置向铺粉右极限位置C移动，其中，当铺粉机构3移动至铺粉中间位置B时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；
步骤74、当铺粉机构3移动至铺粉右极限位置C时，供粉缸2上升第四预设层厚，成型缸1下降一层厚的距离，铺粉机构3返回移动以将供粉缸2的粉末平铺至工作区域；
步骤75、当待打印制件烧结未完成时，返回执行步骤72，否则，结束流程。
在此需说明的是，以上实施例一和实施例二中显示的成型缸1位于供粉缸2左侧，但在具体实施中，成型缸1还可以位于供粉缸2的右侧（如背景技术提到的传统的选择性激光熔融设备），其实现方法也可以参照本申请的方法执行，在此不做具体阐述。
本发明一实施方式还提供了一种三维物体的快速打印设备，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。
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 (9)

1.一种用于三维物体的快速打印方法，其特征在于，当铺粉机构将当前层粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离送粉机构的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离送粉机构的一侧极限位置向送粉机构移动以进行下一层铺粉工作，且当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上当前层已铺好的粉面进行扫描。
2.如权利要求1所述的用于三维物体的快速打印方法，其特征在于，当送粉机构为供粉缸时，包括如下步骤：
当铺粉机构将粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置向供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置移动，且在铺粉机构移动至供粉缸之前，供粉缸下降第一预设层厚；其中，当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；
当铺粉机构移动至供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，供粉缸上升第二预设层厚，成型缸下降一层厚的距离，铺粉机构返回移动以将供粉缸的粉末平铺至工作区域。
3.如权利要求1所述的用于三维物体的快速打印方法，其特征在于，当送粉机构为供粉缸时，包括如下步骤：
当铺粉机构将粉末平铺至成型缸的工作区域并移动至成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置时，返回并从成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置向供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置移动；其中，当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，扫描系统对工作区域上已铺好的粉面进行扫描；
当铺粉机构移动至供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，供粉缸上升第四预设层厚，成型缸下降一层厚的距离，铺粉机构返回移动以将供粉缸的粉末平铺至工作区域。
4.如权利要求1至3任一项所述的用于三维物体的快速打印方法，其特征在于，所述铺粉机构返回移动以将供粉缸的粉末平铺至工作区域具体包括：
铺粉机构返回并从供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置向成型缸移动，当铺粉机构移动至成型缸的另一侧极限位置时，判断扫描系统对工作区域上的粉末是否扫描完成，若完成，铺粉机构继续向成型缸移动，否则铺粉机构停止于成型缸的另一侧极限位置等待。
5.如权利要求4所述的用于三维物体的快速打印方法，其特征在于，当铺粉机构的起始位置位于成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置时，所述方法还包括：
铺粉机构从成型缸的远离供粉缸的一侧极限位置向供粉缸移动，直至移动至供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，供粉缸上升第三预设层厚，成型缸下降一个层厚的距离，以使铺粉机构返回并将粉末平铺至成型缸。
6.如权利要求4所述的用于三维物体的快速打印方法，其特征在于，当铺粉机构的起始位置位于供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置时，所述方法还包括：
供粉缸上升第三预设层厚，成型缸下降一个层厚的距离，铺粉机构从供粉缸的远离成型缸的一侧极限位置向成型缸移动，以将供粉缸的粉末平铺至成型缸。
7.如权利要求1至3任一项所述的用于三维物体的快速打印方法，其特征在于，所述扫描系统为振镜系统。
8.一种用于三维物体的快速打印设备，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7中任一项所述的用于三维物体的快速打印方法的步骤。
9.一种可读存储介质，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7中任一项所述的用于三维物体的快速打印方法的步骤。
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