CN113459516A - 一种组合式3d打印方法、打印机、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种组合式3D打印方法，包括：根据模具的性能特点确定模具中的各个零件所适配的3D打印方式，形成3D打印方案；针对多种3D打印方式对模具工艺的要求，对每个零件进行设计并形成三维打印文件；选用3D打印方式对各个零件进行依次打印；对至少部分零件进行表面处理；根据模具形状对各个零件进行检配并组装；对组装完成后的模具进行校验。本申请还涉及一种3D打印机、3D打印系统及可读存储介质。本方案能够解决目前的组合式模具的性能较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种组合式3D打印方法、3D打印机、3D打印系统及可读存储介质。
背景技术
国内外围绕砂型铸造的大多数模具以木模为主，传统木模的制作流程为下料→制作毛坯→机床加工→组装→油漆→检验，共六个基本工序；木模的制造流程繁琐、劳动强度大、效率低、周期长，且在铸造使用过程中易变形、开裂，使用寿命较短。而且，传统方式制作模具的复杂件、异形件都需要经过多次翻件加工才能制作成模具零件，成本较高。
近年来，随着科技的发展，增材制造技术在铸造及模具制造领域得到初步应用，3DP、SLA、MJF、SLM等打印技术可以直接将复杂、异形模具打印成型，实现快速、低成本制作。但是，目前技术中，通常采用一种3D打印技术对模具进行打印，此种方式虽然能够便于模具成型，但是无法保证模具中多个部件的性能，以使所成型的模具较难满足要求。
发明内容
基于此，有必要针对目前的组合式模具的性能较差的问题，提供一种组合式3D打印方法、3D打印机、3D打印系统及可读存储介质。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
第一方面，本发明实施例公开一种组合式3D打印方法，所公开的组合式3D打印方法具体包括：
根据模具的性能特点确定模具中的各个零件所适配的3D打印方式，形成3D打印方案；
针对多种3D打印方式对模具工艺的要求，对每个零件进行设计并形成三维打印文件；
选用3D打印方式对各个零件进行依次打印；
对至少部分零件进行表面处理；
根据模具形状对各个零件进行检配并组装。
对组装完成后的模具进行校验。
在其中一种实施例中，所述3D打印方式包括3DP、FDM、SLA、MJF和SLM。
在其中一种实施例中，所述3DP方式的使用材料为砂，所述FDM方式的使用材料为聚乳酸树脂，所述SLA方式的使用材料为光敏树脂，所述MJF方式的使用材料为尼龙，所述SLM方式的使用材料为模具钢。
在其中一种实施例中，所述对至少部分零件进行表面处理具体包括：对于FDM方式打印的零件，使用机床进行加工处理；对于3DP方式打印的零件，使用硬化胶水进行表面硬化处理，且硬化层不小于5mm。
在其中一种实施例中，所述对组装完成后的模具进行校验具体包括：采用三维测量仪检测组装完成后的模具尺寸。
本发明公开的实施例中，所述选用3D打印方式对各个零件进行依次打印具体包括：
步骤一、选用与各零件适配的3D打印方式；
步骤二、确定打印头的零点喷头，并加载零件的三维打印文件准备打印；
步骤三、打印头的各喷头全开状态下进行首层打印；
步骤四、零点喷头逐层顺次错位若干个喷孔进行打印；
步骤五、根据零件切片层数循环执行上述步骤三和步骤四，以形成零件。
第二方面，本发明实施例公开一种3D打印机，应用于上述的组合式3D打印方式，所公开的3D打印方法包括：
选择模块，用于选用与各零件适配的3D打印方式；
确定模块，用于确定打印头的零点喷头，并加载零件的三维打印文件准备打印；
执行模块，用于控制打印头的各喷头按照预设对每层进行打印；
判断模块，用于判断零点喷头执行完所有层错位打印后产品切片层是否执行完毕。
第三方面，本发明实施公开一种3D打印系统，所公开的3D打印系统包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的组合式3D打印方式。
第四方面，本发明实施公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的组合式3D打印方式。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例公开的组合式3D打印方法中，通过对模具中的各个零件选用与零件特性相适配的3D打印方法，以使所打印出的各个零件均能够满足性能要求，从而有效利用3D打印的优势，制造出高质量模具。与此同时，此种方式能够直接将复杂、异形模具打印成型，可实现对传统模具的替代，使模具制造实现数字化、绿色以及智能制造。
附图说明
无
具体实施方式
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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
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方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／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。
本发明实施例公开一种组合式3D打印方法，所公开的组合式3D打印方法具体包括：
S100、根据模具的性能特点确定模具中的各个零件所适配的3D打印方式，形成3D打印方案。具体地，首先根据模具的性能特点判断模具中的各个零件的性能特点，比如根据各个零件的拉伸强度、冲击强度、硬度以及精度等特性，然后结合不同3D打印方式所打印出的产品特性，从而选用与每个零件显示匹配的3D打印方式，以形成具体的3D打印方式。
S200、针对多种3D打印方式对模具工艺的要求，对每个零件进行设计并形成三维打印文件。首先判断每个3D打印方式对打印工艺的要求，然后根据每个零件所选用的打印方式，从而对每个零件进行三维图形设计，以形成后续打印的三维打印文件。
S300、选用3D打印方式对各个零件进行依次打印。具体地，根据步骤S200中各个零件所选用的3D打印方式，然后根据具体的打印工艺对各个零件进行依次打印。
S400、对至少部分零件进行表面处理。在此种情况下，对于部分3D打印工艺所打印的零件需要进行表面硬化处理或机床加工等处理。
S500、根据模具形状对各个零件进行检配并组装。进一步地，对组装完成后的模具表面可以进行油漆处理，从而保证模具外观符合要求。
S600、对组装完成后的模具进行校验。具体地，可以对模具的基本形状进行检测，以确保模具的合格率。
通过上述内容可知，本发明实施例公开的组合式3D打印方法中，通过对模具中的各个零件选用与零件特性相适配的3D打印方法，以使所打印出的各个零件均能够满足性能要求，从而有效利用3D打印的优势，制造出高质量模具。与此同时，此种方式能够直接将复杂、异形模具打印成型，可实现对传统模具的替代，使模具制造实现数字化、绿色以及智能制造。
在一种可选的实施例中，上述3D打印方式可以包括3DP（Three DimensionalPrinting，粘结剂喷射成型）、FDM（Fused Deposition Modeling，熔融沉积成型）、SLA（Stereo Lithography Apparatus，立体光固化成型）、MJF（Multi Jet Fusion，多射流熔融成型）和SLM（Selective laser melting，选择性激光熔化成型）。在具体的应用过程中，可以根据零件的特性，选用上述的3D打印方式，以保证零件质量，从而制造出高质量模具。
具体地，3DP打印：通过3DP技术可以将模具直接打印成型，再经过表面硬化处理（硬化层≥5mm），可以制作成3DP打印的砂模，其制作流程分为打印→表面硬化处理→组装→油漆→检验，共五个基本工序，3DP打印替代了传统木模中下料、制作毛坯、机床加工三大工序。3DP砂模相对于木模，其尺寸精度高、表面光洁度高、硬度高、成本低、制作周期短；但脆性较大，容易摔坏。由于模具主体结构相对固定，不容易摔，因此，3DP砂模适用于多品种小批量铸件的模具主体结构，一般使用寿命为100-500次。
FDM打印：通过FDM技术可以直接打印模具毛坯，FDM模具制作流程为打印→加工→组装→油漆→检验，共五个基本工序，FDM打印替代了木模中下料、制作毛坯两大工序。FDM模具相对于木模，其尺寸精度高、表面光洁度高、硬度高、制作周期短、使用寿命长、材料可回收利用。适用于较大批量铸件的模具主体结构及较大模具活块，一般使用寿命为200-1000次。
SLA打印：通过SLA技术可以将模具直接打印成型，其制作流程为打印→组装→油漆→检验，共四个基本工序，SLA打印替代了传统木模中下料、制作毛坯、机床加工三大工序。SLA模具相对于木模，对于较小模具零件具有尺寸精度高、成型速度快的优势；SLA模具使用材料为光敏树脂，成本较高，但对于一些常规工艺制作难度较大的产品，其也有很大的成本优势。SLA工艺可以直接将复杂、异形模具打印成型，实现小件模具零件的快速、低成本制作。
MJF打印：通过MJF技术可以将模具直接打印成型，其制作流程为打印→组装→油漆→检验，共四个基本工序，MJF打印替代了传统木模中下料、制作毛坯、机床加工三大工序。MJF模具具有与SLA模具一样的优势，相对于SLA模具，其具有更高的拉伸强度和冲击强度，更耐用；同时，MJF模具成本也更高。适用于对强度要求更高的小件复杂、异形模具。
SLM打印：通过SLM技术可以将模具直接打印成型，其制作流程为打印→组装→油漆→检验，共四个基本工序，SLM打印替代了传统木模中下料、制作毛坯、机床加工三大工序。SLM模具使用材料为模具钢，是所有3D打印模具中强度最高的，适用于对强度要求极高的小件复杂、异形模具。
进一步地，3DP方式的使用材料可以为砂，FDM方式的使用材料可以为聚乳酸树脂，SLA方式的使用材料可以为光敏树脂， MJF方式的使用材料可以为尼龙， SLM方式的使用材料可以为模具钢。此种情况下，通过选用合适的使用材料，以保证所打印的产品质量。
本发明实施例中，步骤S400具体可以包括：对于FDM方式打印的零件，可以使用机床进行加工处理；对于3DP方式打印的零件，可以使用硬化胶水进行表面硬化处理，且硬化层不小于5mm，以保证零件质量。
在一种可选的实施例中，步骤S600具体可以包括：可以采用三维测量仪检测组装完成后的模具尺寸。此种情况下，能够较准确地检测模具尺寸，从而保证所打印的模具合格率。
本发明公开的实施例中，步骤S300具体可以包括：
步骤一、选用与各零件适配的3D打印方式。
步骤二、确定打印头的零点喷头，并加载零件的三维打印文件准备打印。
步骤三、打印头的各喷头全开状态下进行首层打印。
步骤四、零点喷头逐层顺次错位若干个喷孔进行打印。
步骤五、根据零件切片层数循环执行上述步骤三和步骤四，以形成零件。
通过上述具体的组合式3D打印方法，能够实现对木模的替代，从而有效减少制作工序、缩短制作周期、降低模具制作成本、提升模具质量，使模具制造实现数字化、绿色、智能制造。
基于本发明实施例公开的组合式3D打印方法，本发明实施例还公开一种3D打印机，应用于上述的组合式3D打印方式，所公开的3D打印方法包括：
选择模块，用于选用与各零件适配的3D打印方式。
确定模块，用于确定打印头的零点喷头，并加载零件的三维打印文件准备打印。
执行模块，用于控制打印头的各喷头按照预设对每层进行打印。
判断模块，用于判断零点喷头执行完所有层错位打印后产品切片层是否执行完毕。
基于本发明实施例公开的组合式3D打印方法，本发明实施公开一种3D打印系统，所公开的3D打印系统包括：
存储器，用于存储计算机程序。
处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的组合式3D打印方式。
基于本发明实施例公开的组合式3D打印方法，本发明实施公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的组合式3D打印方式。
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)
1.一种组合式3D打印方法，其特征在于，包括：
根据模具的性能特点确定模具中的各个零件所适配的3D打印方式，形成3D打印方案；
针对多种3D打印方式对模具工艺的要求，对每个零件进行设计并形成三维打印文件；
选用3D打印方式对各个零件进行依次打印；
对至少部分零件进行表面处理；
根据模具形状对各个零件进行检配并组装；
对组装完成后的模具进行校验。
2.根据权利要求1所述的组合式3D打印方法，其特征在于，所述3D打印方式包括3DP、FDM、SLA、MJF和SLM。
3.根据权利要求2所述的组合式3D打印方法，其特征在于，所述3DP方式的使用材料为砂，所述FDM方式的使用材料为聚乳酸树脂，所述SLA方式的使用材料为光敏树脂，所述MJF方式的使用材料为尼龙，所述SLM方式的使用材料为模具钢。
4.根据权利要求1所述的组合式3D打印方法，其特征在于，所述对至少部分零件进行表面处理具体包括：对于FDM方式打印的零件，使用机床进行加工处理；对于3DP方式打印的零件，使用硬化胶水进行表面硬化处理，且硬化层不小于5mm。
5.根据权利要求1所述的组合式3D打印方法，其特征在于，所述对组装完成后的模具进行校验具体包括：采用三维测量仪检测组装完成后的模具尺寸。
6.根据权利要求1所述的组合式3D打印方法，其特征在于，所述选用3D打印方式对各个零件进行依次打印具体包括：
步骤一、选用与各零件适配的3D打印方式；
步骤二、确定打印头的零点喷头，并加载零件的三维打印文件准备打印；
步骤三、打印头的各喷头全开状态下进行首层打印；
步骤四、零点喷头逐层顺次错位若干个喷孔进行打印；
步骤五、根据零件切片层数循环执行上述步骤三和步骤四，以形成零件。
7.一种3D打印机，应用于上述权利要求6所述的组合式3D打印方式，其特征在于，包括：
选择模块，用于选用与各零件适配的3D打印方式；
确定模块，用于确定打印头的零点喷头，并加载零件的三维打印文件准备打印；
执行模块，用于控制打印头的各喷头按照预设对每层进行打印；
判断模块，用于判断零点喷头执行完所有层错位打印后产品切片层是否执行完毕。
8.一种3D打印系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求6所述的组合式3D打印方式。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6所述的组合式3D打印方式。
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