CN113977938A - 一种3d打印设备及打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种3D打印设备，包括机架，所述机架上沿所述3D打印设备的打印工序依次设有光学引擎装置、成型装置与料槽装置；所述料槽装置用于供3D打印材料放置；所述光学引擎装置用于固化所述3D打印材料于所述成型装置上；所述成型装置包括成型台结构与用于驱动所述成型台结构升降运动的驱动结构，所述驱动结构设于所述机架上，所述驱动结构的运动端与所述成型台结构连接；所述成型台结构上设有用于固定打印件的通孔。该发明还提供了一种3D打印设备的打印方法。本发明解决了传统的3D打印设备打印中大型打印件成功率低的问题，且具有结构简单与制造成本低的优点。

Description

一种3D打印设备及打印方法
技术领域
本发明涉及打印技术领域，具体而言，涉及一种3D打印设备。
背景技术
随着增材制造技术的不断发展，增材制造技术越来越广泛的应用于不同材料的制造之中。3D打印以一种数字化三维模型文件为基础，通过切片算法将模型分离成二维图形，再利用线-面-体或者是面-体等方式使模型逐渐形成一个立体形态。随着技术的发展，3D打印的打印尺寸越来越大，带来了打印成功率下降的挑战。
在3D打印领域中，常规的打印方式有光学引擎倒置式和正置式两种方式。两种方式均要面临基层打印时，大尺寸模型粘连成型面不牢固，模型在打印过程与成型面脱离，导致打印失败的情况。打印时，模型基层浆料与成型面牢固粘连，对于接下来模型本体的打印稳定性有很大影响，良好的粘连效果可以提供打印模型足够的纵向和横向的支撑力，确保打印机构在往返打印运动中模型依然可以稳定成型。由此可见在打印过程，基层的能否与成型面牢固粘连显得及其重要。但是实际的情况是，随着成型面的增大，对成型面平整度要求越来越高，或者是打印材料固相含量的增加，提升了浆料粘度，降低流动性，使得3D打印过程中模型基层的浆料与成型平面之间难以实现完整、良好的接触，或者是倒置式3D打印设备在模型剥离料槽时，出现料槽表面粘连力大于成型台粘连力，导致基层打印失败或者粘连性变弱，增加了打印模型脱离成型面的风险。
发明内容
基于此，为了解决传统的3D打印设备打印中大型打印件成功率低的问题，本发明提供了一种3D打印设备，其具体技术方案如下：
一种3D打印设备，包括
机架，所述机架上沿所述3D打印设备的打印工序依次设有光学引擎装置、成型装置与料槽装置；所述料槽装置用于供3D打印材料放置；所述光学引擎装置用于固化所述3D打印材料于所述成型装置上；所述成型装置包括成型台结构与用于驱动所述成型台结构升降运动的驱动结构，所述驱动结构设于所述机架上，所述驱动结构与所述成型台结构连接；所述成型台结构上设有多个供打印件固定的通孔。
上述3D打印设备，所述驱动结构驱动所述成型台结构与所述3D打印材料接触，继而光学引擎装置启动，同时驱动结构驱动成型台结构移动；在光固化的作用下，所述通孔内的3D打印材料固化形成支撑结构；继而3D打印材料在成型台结构的表面形成打印件。通过支撑结构增大了打印件与所述成型台结构的接触面积，实现固定打印件与成型台结构的连接，提升3D打印的成功率。该3D打印设备解决了传统的3D打印设备打印中大型打印件成功率低的问题。
进一步地，所述成型台结构包括固定台组件与外壳；所述外壳朝向所述料槽装置的一端设有第一开口，所述固定台组件设于所述外壳内且与所述外壳的内表面连接，所述通孔设于所述固定台组件上，所述驱动结构的运动端与所述外壳连接。
进一步地，所述固定台组件包括多块移动模块，所述移动模块上设有多个第二开口；所述移动模块与所述外壳连接。
进一步地，所述移动模块包括移动块与伸缩驱动块；所述伸缩驱动块的一端与所述外壳铰接连接，所述伸缩驱动块的另一端与所述移动块铰接连接，所述移动块与所述外壳滑动连接；所述第二开口设于所述移动块上；当3D打印时，多个所述移动块依次连接，所述通孔由一个所述移动块上的所述第二开口与另一个所述移动块上的所述第二开口连通组成，多个所述移动块设有第二开口的端面形成成型面；当3D打印完成后，所述伸缩驱动块驱动所述移动块移动，所述移动块呈间隔设置。
基于此，本发明还提供了一种3D打印设备的打印方法，包括以下步骤
输出预设画面，计算得出所述成型面的特征纹理与所述预设画面的位置关联参数，通过所述位置关联参数生成画面校准数据。
根据所述画面校准数据，光学引擎装置启动，3D打印材料在所述通孔内固化生成支撑结构。
所述打印件的三维模型切片，生成与所述成型面的特征纹理位置具有相关性的可供曝光使用的平面二维图形。
逐帧输出所述平面二维图形，控制所述光学引擎装置的曝光画面显示，所述3D打印材料固化于所述成型面上。
进一步地，所述预设画面包括标定特征。
进一步地，所述支撑结构的一端与所述打印件连接。
进一步地，在3D打印时，所述成型面为打印件的附着面。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明一实施例所述的3D打印设备的结构示意图；
图2是本发明一实施例所述的3D打印设备的移动块与第二开口的示意图；
图3是本发明一实施例所述的3D打印设备的局部结构示意图；
图4是本发明一实施例所述的3D打印设备的移动块与通孔的结构示意图。
附图标记说明：
1-机架；2-光学引擎装置；3-成型装置；31-成型台结构；311-外壳；32-驱动结构；4-料槽装置；5-移动模块；51-移动块；52-伸缩驱动块；6-通孔；7-第二开口。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”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”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。
本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
如图1所示，本发明一实施例中的一种3D打印设备,包括机架1，所述机架1上沿所述3D打印设备的打印工序依次设有光学引擎装置2、成型装置3与料槽装置4；所述料槽装置4用于供3D打印材料放置；所述光学引擎装置2用于固化所述3D打印材料于所述成型装置3上；所述成型装置3包括成型台结构31与用于驱动所述成型台结构31升降运动的驱动结构32，所述驱动结构32设于所述机架1上，所述驱动结构32与所述成型台结构31连接；所述成型台结构31上设有用于固定打印件的通孔6。
上述3D打印设备，所述驱动结构32驱动所述成型台结构31与所述3D打印材料接触，继而光学引擎装置2启动发射光线，同时驱动结构32驱动成型台结构31移动，所述光线穿过所述料槽装置4并投影于所述成型装置3上；在光固化作用下，所述通孔6内的3D打印材料固化形成支撑结构，继而3D打印材料在成型台结构31的表面形成打印件。通过支撑结构增大了打印件与所述成型台结构31的接触面积，实现固定打印件与成型台结构31的连接，提升3D打印的成功率。该3D打印设备解决了传统的3D打印设备打印中大型打印件成功率低的问题。
在其中一个实施例中，如图1所示，所述成型装置3、料槽装置4与引擎装置2由上至下设置。
在其中一个实施例中，如图1与图3所示，所述成型台结构31包括固定台组件与外壳311；所述外壳311朝向所述料槽装置4的一端设有第一开口，所述固定台组件设于所述外壳311内且与所述外壳311的内表面连接，所述通孔6设于所述固定台组件上，所述驱动结构32的运动端与所述外壳311连接。如此，所述第一开口用于供所述固定台组件与所述料槽内的3D打印材料接触。
在其中一个实施例中，如图2与图3所示，所述固定台组件包括多块移动模块5，所述移动模块5上设有多个第二开口7；所述移动模块5与所述外壳311连接；所述移动模块5包括移动块51与伸缩驱动块52；所述伸缩驱动块52的一端与所述外壳311铰接连接，所述伸缩驱动块52的另一端与所述移动块51铰接连接，所述移动块51与所述外壳311滑动连接；所述第二开口7设于所述移动块51上；当3D打印时，多个所述移动块51依次连接，所述通孔6由一个所述移动块51上的所述第二开口7与另一个所述移动块51上的所述第二开口7相匹配组成，多个所述移动块51设有第二开口7的端面形成成型面；当3D打印完成后，所述伸缩驱动块52驱动所述移动块51移动，所述移动块51呈间隔设置。如此，当3D打印完成后，所述伸缩驱动块52驱动所述移动块51移动，松开所述打印件，避免所述打印件从所述成型台结构31中取出时，支撑结构与所述成型台结构31之间的摩擦力过大，损坏打印件的底部。
在其中一个实施例中，本发明还提供了一种3D打印设备的打印方法，包括以下步骤：
S1、输出预设画面，计算得出所述成型面的特征纹理与所述预设画面的位置关联参数，通过所述位置关联参数生成画面校准数据。
S2.根据所述画面校准数据，所述伸缩驱动块52驱动移动块51移动，此时，所述移动块51依次连接；所述成型装置3与所述料槽装置4内的3D打印材料接触；光学引擎装置2启动，3D打印材料在所述通孔6内固化生成支撑结构。
S3.所述打印件的三维模型切片，生成与所述成型面的特征纹理位置具有相关性的可供曝光使用的平面二维图形。
S4.逐帧输出所述平面二维图形，控制所述光学引擎装置2的曝光画面显示，所述3D打印材料固化于所述成型面上。
S5.所述伸缩驱动块52驱动移动块51移动，此时，所述移动块51呈间隔设置。
具体地，预设画面的输出位置、画面大小、画面明亮度均可调节；所述曝光画面的光源为紫外光、红外光或其他波长的光线。
在其中一个实施例中，所述预设画面包括标定特征。如此，通过标定特征图像，实现分辨曝光画面与所述成型台成型面特征纹理的相对位置。
在其中一个实施例中，所述支撑结构的一端与所述打印件连接。
在其中一个实施例中，在3D打印时，所述成型面为打印件的附着面。
在其中一个实施例中，所述支撑结构的外轮廓呈圆柱形的、三角柱型或其他横截面具有闭合曲线的结构形态。
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 (8)

1.一种3D打印设备，其特征在于，包括
机架，所述机架上沿所述3D打印设备的打印工序依次设有光学引擎装置、成型装置与料槽装置；所述料槽装置用于供3D打印材料放置；所述光学引擎装置用于固化所述3D打印材料于所述成型装置上；所述成型装置包括成型台结构与用于驱动所述成型台结构升降运动的驱动结构，所述驱动结构设于所述机架上，所述驱动结构与所述成型台结构连接；所述成型台结构上设有用于固定打印件的通孔。
2.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，所述成型台结构包括固定台组件与外壳；所述外壳朝向所述料槽装置的一端设有第一开口，所述固定台组件设于所述外壳内且与所述外壳的内表面连接，所述通孔设于所述固定台组件上，所述驱动结构的运动端与所述外壳连接。
3.根据权利要求2所述的3D打印设备，其特征在于，所述固定台组件包括多块移动模块，所述移动模块上设有多个第二开口；所述移动模块与所述外壳连接。
4.根据权利要求3所述的3D打印设备，其特征在于，所述移动模块包括移动块与伸缩驱动块；所述伸缩驱动块的一端与所述外壳铰接连接，所述伸缩驱动块的另一端与所述移动块铰接连接，所述移动块与所述外壳滑动连接；所述第二开口设于所述移动块上；所述移动块呈间隔设置。
5.一种运用权利要求4任一一项所述的3D打印设备的打印方法，其特征在于，包括以下步骤：
输出预设画面，计算得出所述成型面的特征纹理与所述预设画面的位置关联参数，通过所述位置关联参数生成画面校准数据。
根据所述画面校准数据，光学引擎装置启动，3D打印材料在所述通孔内固化生成支撑结构。
所述打印件的三维模型切片，生成与所述成型面的特征纹理位置具有相关性的可供曝光使用的平面二维图形。
逐帧输出所述平面二维图形，控制所述光学引擎装置的曝光画面显示，所述3D打印材料固化于所述成型面上。
6.根据权利要求5所述的3D打印方法，其特征在于，所述预设画面包括标定特征。
7.根据权利要求5所述的3D打印设备，其特征在于，所述支撑结构的一端与所述打印件连接。
8.根据权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于，在3D打印时，所述成型面为打印件的附着面。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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