CN114872319B - 空间打印装置及打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间打印装置及打印方法。一种空间打印装置，空间打印装置包括打印喷头、第一支撑件和驱动模块；打印喷头能够沿打印轨迹移动形成打印曲线；第一支撑件用于支撑打印曲线；驱动模块用于驱动第一支撑件沿打印曲线移动，使得打印过程中打印喷头与第一支撑件在打印曲线上的距离保持不变。第一支撑件能够对刚从打印喷头挤出的打印曲线进行实时支撑，从而防止支撑点和打印点之间的打印曲线坍塌，并且打印喷头移动过程中不需要等打印点完全固化再移动打印下一个点，因此既可以通过提高打印喷头的移动线速度和挤出速度提高打印效率，又能防止打印曲线结构坍塌而影响打印质量。

Description

空间打印装置及打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及空间打印装置及打印方法。

背景技术

增材制造(即3D打印)，是一种基于离散堆积原理的先进制造技术。具体表现为先将三维产品模型沿Z向切层，通过3D打印设备将不同初始形态(如液态、粉末态、固态等)的材料固化为特定形状的层片，再将这些层片“自下而上”堆叠形成三维产品，融合了三维模型设计、材料加工成形、机械、自动控制等多学科领域。3D打印技术不受产品几何形状和结构的约束，可以实现复杂结构的快速制作，因此被广泛应用于模具制造、生活用品、航空航天和生物医疗等领域。

材料的性能决定着3D打印技术，不同的材料适用于不同的3D打印工艺方法。目前3D打印工艺方法主要包括选区激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)、激光立体成形(Laser Solid Forming，LSF)、电弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacture，WAAM)、电子束熔化成形技术(Electron Beam Melting，EBM)、叠层实体制造(LaminatedObject Manufacturing，LOM)、熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling，FDM)、立体光固化(Stereolithography，SLA)等。

然而层片堆叠形成三维产品的打印方法，要求每个打印层片位于同一个平面内。对于一些复杂的空间曲线及空间曲面，层片堆叠的方式不仅需要大量的支撑结构，造成材料浪费，打印效率低下，而且打印产品的结构和力学性能在水平方向(打印层片所在平面)和竖直方向(打印层片堆叠方向)上具有明显差距，严重影响打印产品的质量。

发明内容

基于此，有必要针对空间曲线打印效率低的问题，提供一种空间打印装置及打印方法。

一种空间打印装置，所述空间打印装置包括：

打印喷头，所述打印喷头能够沿打印轨迹移动形成打印曲线；

第一支撑件，所述第一支撑件用于支撑所述打印曲线；

驱动模块，所述驱动模块用于驱动所述第一支撑件沿所述打印曲线移动，使得打印过程中所述打印喷头与所述第一支撑件在所述打印曲线上的距离保持不变。

上述的空间打印装置，打印喷头用于挤出熔融材料，沿打印轨迹移动打印喷头就能得到熔融材料固化形成的打印曲线，第一支撑件用于支撑打印曲线，驱动模块用于驱动第一支撑件沿打印曲线移动。在使用过程中，驱动模块能够驱动第一支撑件与打印喷头同步运动，从而使得第一支撑件与打印喷头在打印曲线的距离不变，即第一支撑件能够对刚从打印喷头挤出的打印曲线进行实时支撑，从而防止支撑点和打印点之间的打印曲线坍塌，并且打印喷头移动过程中不需要等打印点完全固化再移动打印下一个点，因此既可以通过提高打印喷头的移动线速度和挤出速度提高打印效率，又能防止打印曲线结构坍塌而影响打印质量。

对于一些部分悬空，无法与上一层片完全连接的层片，该空间打印装置不需要针对悬空部分，额外定制支撑结构，节省了产品耗费的材料，缩短了产品生产的时间。对于一些空间曲线、空间曲面等产品，该空间打印装置提供了一种新的打印方法，有别于传统逐层堆叠的打印方法，打印喷头可以在竖直方向延伸打印一条完整的空间曲线，避免支撑材料的浪费，提高产品的打印效率，同时保证产品的结构力学性能。

在其中一个实施例中，所述空间打印装置还包括第一多轴机械臂，所述第一多轴机械臂与所述打印喷头连接，所述第一多轴机械臂用于驱动所述打印喷头沿所述打印轨迹移动；

和/或，所述驱动模块包括第二多轴机械臂，所述第二多轴机械臂的一端与所述打印喷头连接，所述第二多轴机械臂的另一端与所述第一支撑件连接，所述第二多轴机械臂用于驱动所述第一支撑件沿所述打印曲线移动。

在其中一个实施例中，所述空间打印装置还包括运动组件，所述运动组件与所述第一多轴机械臂连接，所述运动组件能够带动所述第一多轴机械臂相对于打印台平行移动；

和/或，所述空间打印装置还包括固定框架，所述第一多轴机械臂的一端与所述固定框架连接，所述第一多轴机械臂的另一端与所述打印喷头连接。

在其中一个实施例中，所述空间打印装置还包括夹持件和第二支撑件，所述夹持件与所述打印喷头连接，所述夹持件能够夹持所述第二支撑件，所述第二支撑件用于支撑所述打印曲线。

在其中一个实施例中，所示第二支撑件为支撑杆，所述夹持件上设有夹持孔，所述夹持孔的侧壁内设有吸附件，所述第二支撑件能够插入所述夹持孔中且与所述吸附件相吸。

在其中一个实施例中，所述第二支撑件内设有电机，所述电机用于驱动所述第二支撑件沿其轴向伸缩。

在其中一个实施例中，所述夹持孔的侧壁内设有位移传感器，所述位移传感器设置在所述吸附件的上方，所述位移传感器用于检测支撑杆上面向所述位移传感器的端面与所述位移传感器的距离；

所述空间打印装置还包括控制模块，所述位移传感器与所述控制模块电连接，所述吸附件为电磁铁，所述第二支撑件为磁性金属杆，所述电机、所述电磁体均与所述控制模块电连接，所述控制模块根据所述位移传感器检测的距离来控制所述电机和所述电磁铁的开关。

在其中一个实施例中，所述空间打印装置还包括存储仓，所述存储仓内设有多个供电支座和多个所述第二支撑件，所述第二支撑件与所述供电支座一一对应，所述第二支撑件放置在所述供电支座上，所述供电支座与所述电机电连接，所述供电支座为所述电机提供电能。

在其中一个实施例中，所述第一支撑件上设有相对设置的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部分别用于与所述打印曲线上相对的两侧抵接，所述第一夹持部和所述第二夹持部能够沿其相对设置的方向相互靠近或远离；

所述第一夹持部和所述第二夹持部上均设有滚轮，两个所述滚轮分别用于与所述打印曲线上相对的两侧抵接。

一种空间打印方法，使用所述的空间打印装置，包括如下步骤：

获取打印轨迹，所述打印轨迹根据打印产品形状设定；

根据熔融材料的冷却速度设置第一支撑件与打印喷头在打印曲线上的距离L；

沿所述打印轨迹移动所述打印喷头形成打印曲线；

沿所述打印曲线移动所述第一支撑件，使得所述第一支撑件在所述打印曲线的移动线速度V1与所述打印喷头沿所述打印轨迹的移动线速度V2相等。

上述的空间打印方法，使用了上述空间打印装置，打印喷头用于挤出熔融材料，沿打印轨迹移动打印喷头就能得到熔融材料固化形成的打印曲线，第一支撑件用于支撑打印曲线，驱动模块用于驱动第一支撑件沿打印曲线移动。在打印过程中，先根据打印产品形状设置打印轨迹，然后设置打印喷头沿打印轨迹的移动线速度V2，第一支撑件在打印曲线上的移动线速度V1，且V2＝V1，即打印喷头与第一支撑件同步运动，打印喷头的打印点c与第一支撑件的支撑点b在打印曲线上的距离保持不变；同时根据打印曲线的冷却速度设置打印喷头的打印点c与第一支撑件的支撑点b之间的距离L，使得打印初始点a到支撑点b之间的打印曲线为已经固化的线段，支撑点b到打印点c之间的打印曲线为未固化的线段。因此第一支撑件能够对刚从打印喷头挤出的打印曲线进行实时支撑，从而防止支撑点和打印点之间的打印曲线坍塌，并且打印喷头移动过程中不需要等打印点完全固化再移动打印下一个点，因此既可以通过提高打印喷头的移动线速度和挤出速度提高打印效率，又能防止打印曲线结构坍塌而影响打印质量。

对于一些部分悬空，无法与上一层片完全连接的层片，该空间打印装置不需要针对悬空部分，额外定制支撑结构，节省了产品耗费的材料，缩短了产品生产的时间。对于一些空间曲线、空间曲面等产品，该空间打印装置提供了一种新的打印方法，有别于传统逐层堆叠的打印方法，打印喷头可以在竖直方向延伸打印一条完整的空间曲线，避免支撑材料的浪费，提高产品的打印效率，同时保证产品的结构力学性能。

附图说明

图1为一实施例中空间打印装置的结构示意图；

图2为一实施例中夹持件使用过程的结构示意图；

图3为一实施例中夹持件与第二支撑件吸附过程的结构示意图；

图4为一实施例中夹持件与第二支撑件吸附过程的结构示意图；

图5为一实施例中打印曲线的初始打印状态示意图；

图6为一实施例中打印曲线的中间打印状态示意图；

图7为一实施例中打印曲线的最终打印状态示意图；

图8为一实施例中空间打印方法的流程图。

附图标号：100、空间打印装置；10、打印喷头；11、打印曲线；20、第一支撑件；21、第一夹持部；22、第二夹持部；23、滚轮；24、第一驱动件；30、第一多轴机械臂；40、第二多轴机械臂；50、打印台；60、固定框架；61、运动组件；70、夹持件；71、夹持孔；72、电磁铁；73、位移传感器；80、第二支撑件；90、存储仓；91、供电支座。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1和图2所示，在一实施例中，提供了一种空间打印装置100，空间打印装置100包括打印喷头10、第一支撑件20和驱动模块；

其中，打印喷头10能够沿打印轨迹移动形成打印曲线11；第一支撑件20用于支撑打印曲线11；驱动模块用于驱动第一支撑件20沿打印曲线11移动，使得打印过程中打印喷头10与第一支撑件20在打印曲线11上的距离保持不变。

上述的空间打印装置100，打印喷头10用于挤出熔融材料，沿打印轨迹移动打印喷头10就能得到熔融材料固化形成的打印曲线11，第一支撑件20用于支撑打印曲线11，驱动模块用于驱动第一支撑件20沿打印曲线11移动。在使用过程中，驱动模块能够驱动第一支撑件20与打印喷头10同步运动，从而使得第一支撑件20与打印喷头10在打印曲线11的距离不变，即第一支撑件20能够对刚从打印喷头10挤出的打印曲线11进行实时支撑，从而防止支撑点和打印点之间的打印曲线11坍塌，并且打印喷头10移动过程中不需要等打印点完全固化再移动打印下一个点，因此既可以通过提高打印喷头10的移动线速度和挤出速度提高打印效率，又能防止打印曲线11结构坍塌而影响打印质量。

参照图5、图6和图7，一般打印初始点a设置在打印台50上，从打印初始点a沿打印轨迹移动打印喷头10，当打印轨迹的初始点a与打印点c之间的距离大于距离L时，启动第一支撑件20支撑打印曲线11，使得支撑点b到打印点c之间的距离为L，同时沿打印曲线11移动第一支撑件20；当打印点与打印轨迹的终点d重合时，打印喷头10停止挤出熔融材料，第一支撑件20保持支撑点b不动，直到支撑点b与终点d之间的打印曲线11完全固化，最终形成一条完全固化的打印曲线11；重复上述打印步骤，得到多条打印曲线11，多条打印曲线11组成打印产品。由于打印喷头10与第一支撑件20同步移动，支撑点b和打印点c之间的距离L保持不变，第一支撑件20能够实时对打印曲线11上未固化的线段进行支撑，从而防止支撑点b和打印点c之间的打印曲线11坍塌，并且打印喷头10移动过程中不需要等打印点完全固化再移动打印下一个点，因此既可以通过提高打印喷头10的移动线速度和挤出速度提高打印效率，又能防止打印曲线11结构坍塌而影响打印质量。

对于一些部分悬空，无法与上一层片完全连接的层片，该空间打印装置100不需要针对悬空部分，额外定制支撑结构，节省了产品耗费的材料，缩短了产品生产的时间。对于一些空间曲线、空间曲面等产品，该空间打印装置100提供了一种新的打印方法，有别于传统逐层堆叠的打印方法，打印喷头10可以在竖直方向延伸打印一条完整的空间曲线，避免支撑材料的浪费，提高产品的打印效率，同时保证产品的结构力学性能。

并且，空间打印装置100还包括打印台50，打印台50用于承接打印初始点a。

具体地，如图1和图2所示，在一实施例中，空间打印装置100还包括第一多轴机械臂30，第一多轴机械臂30与打印喷头10连接，第一多轴机械臂30用于驱动打印喷头10沿打印轨迹移动。

进一步地，空间打印装置100还包括固定框架60，第一多轴机械臂30的一端与固定框架60连接，第一多轴机械臂30的另一端与打印喷头10连接。

其中，第一多轴机械臂30包括多个关节臂和多个旋转电机。在本具体实施例中，第一多轴机械臂30包括第一旋转电机、第二旋转电机、第三旋转电机、第一关节臂、第二关节臂和第三关节臂，第一旋转电机设置在固定框架60上，并沿竖直方向固定连接第一关节臂的一端，第一关节臂的另一端和第二关节臂的一端通过第二旋转电机连接，第二关节臂的另一端和第三关节臂的一端通过第三旋转电机连接，第三关节臂的另一端与打印喷头10固定连接。

具体地，如图1和图2所示，在一实施例中，驱动模块包括第二多轴机械臂40，第二多轴机械臂40的一端与打印喷头10连接，第二多轴机械臂40的另一端与第一支撑件20连接，第二多轴机械臂40用于驱动第一支撑件20沿打印曲线11移动。

其中，第二多轴机械臂40包括多个关节臂和多个旋转电机。在本具体实施例中，第二多轴机械臂40包括第四旋转电机、第五旋转电机、第四关节臂、第五关节臂和第六关节臂，第四关节臂的一端与打印喷头10固定连接，第四关节臂的另一端和第五关节臂的一端通过第四旋转电机连接，第五关节臂的另一端和第六关节臂的一端通过第五旋转电机连接，第六关节臂的另一端与第一支撑件20固定连接。

具体地，如图1、图2和图3所示，在一实施例中，空间打印装置100还包括运动组件61，运动组件61与第一多轴机械臂30连接，运动组件61能够带动第一多轴机械臂30相对于打印台50平行移动。运动组件61上设有驱动电机、第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽的导向为第一方向，第二滑槽的导向为第二方向，第一方向与第二方向垂直设置，第一多轴机械臂30上设有滑块，滑块与第一滑槽、第二滑槽均滑动配合，驱动电机能够驱动第一多轴机械臂30沿第一方向和第二方向移动，第一方向与第二方向形成的平面与打印台50上的承载面平行。

并且，运动组件61设置在固定框架60上，第一多轴机械臂30通过运动组件61与固定框架60连接。

具体地，如图2、图3和图4所示，在一实施例中，空间打印装置100还包括夹持件70和第二支撑件80，夹持件70与打印喷头10连接，夹持件70能够夹持第二支撑件80，第二支撑件80用于支撑打印曲线11。对于多个空间曲线或多个空间曲线组成的空间曲面，当打印喷头10完成上一条打印曲线11进行下一条打印曲线11时，上一个打印曲线11只有打印初始点a具有支撑，则需要为上一个打印曲线11再设置一个支撑点，用于保持该打印曲线11空间形状，以便于下一条打印曲线11与该打印曲线11连接，或组成新的空间结构。因此，该空间打印装置100设置了夹持件70和第二支撑件80，夹持件70能够夹持第二支撑件80，由于夹持件70设置在打印喷头10上，夹持件70能够随着打印喷头10移动，从而带动第二支撑件80移动，便于将第二支撑件80放置在打印曲线11下方，实现对打印曲线11的支撑。值得注意的是，每个打印曲线11可以设置多个第二支撑件80对其进行支撑，如设置两个第二支撑件80，对打印曲线11的打印初始点a和终点d分别进行支撑；或设置三个第二支撑件80，对打印曲线11的打印初始点a、打印曲线11中间和终点进行支撑。因此，夹持件70可以移动第二支撑件80，使得第二支撑件80可以对打印曲线11上的任意位置进行支撑，从而保持打印曲线11的空间结构，便于打印多条空间曲线连接组成的空间曲面。

当然，第二支撑件80可以在打印该打印曲线11之前放置在打印曲线11的支撑位置下方，也可以在打印曲线11固化完成后放置到打印曲线11的支撑位置下方。

进一步地，如图3所示，在一实施例中，所示第二支撑件80为支撑杆，夹持件70上设有夹持孔71，夹持孔71的侧壁内设有吸附件，第二支撑件80能够插入夹持孔71中且与吸附件相吸。夹持件70通过夹持孔71和吸附件对第二支撑件80进行夹持和移动，结构简单，使用方便。

其中，第二支撑件80内设有电机，电机用于驱动第二支撑件80沿其轴向伸缩。在实际使用过程中，可以先获取第二支撑件80支撑位置的高度h1，然后通过电机控制第二支撑件80的高度为h2等于支撑位置的高度h1，再通过夹持件70夹持第二支撑件80，并将第二支撑件80移动到打印曲线11的支撑位置下方，实现对打印曲线11的支撑。由于不同的打印曲线11对第二支撑件80的高度要求不同，不同打印曲线11上的不同位置对第二支撑件80的高度要求也不同，因此，第二支撑件80可以通过电机实现长度变化，从而适应不同打印曲线11、不同支撑位置对第二支撑件80的高度要求。并且，不需要为每个不同高度的支撑位置定制不同的第二支撑件80，有利于节约打印曲线11的支撑成本。

具体地，如图2、图3和图4所示，在一实施例中，夹持孔71的侧壁内设有位移传感器73，位移传感器73设置在吸附件的上方，位移传感器73用于检测支撑杆上面向位移传感器73的端面与位移传感器73的距离；假设位移传感器73上设有检测点k，支撑杆放置在一个承载面上，检测点k与承载面的距离h3已知，位移传感器73可以测量检测点k与支撑杆端面的距离h4，则第二支撑件80的高度h2＝h3-h4。在使用过程中，先获取支撑位置的高度h1，然后让夹持孔71位于第二支撑件80的正上方保持不动，此时检测点与承载面的距离h3保持不变，启动电机控制第二支撑件80伸长并插入夹持孔71中，当位移传感器73检测到h4＝h3-h1时，关闭电机，第二支撑件80停止伸长，此时第二支撑件80的高度h2等于支撑位置的高度h1。然后再通过吸附件吸附第二支撑件80，并通过打印喷嘴的移动带动第二支撑件80，将第二支撑件80放置到支撑位置下方，实现打印曲线11的支撑。因此，位移传感器73与电机配合，便于控制第二支撑件80的高度满足支撑位置的高度要求。

在本具体实施例中，位移传感器73为接近开关。接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当支撑杆的端面运动到接近开关的感应面时，接近开关就能给控制模块发送指令，控制电机停止工作。接近开关动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强，有利于提高控制电机的灵敏性，提高第二支撑件80的高度控制精确性。

进一步地，在一实施例中，空间打印装置100还包括控制模块，位移传感器73与控制模块电连接，吸附件为电磁铁72，第二支撑件80为磁性金属杆，电机、电磁体均与控制模块电连接，控制模块根据位移传感器73检测的距离来控制电机和电磁铁72的开关。

同时，控制模块还与第一多轴机械臂30、运动组件61、第二多轴机械臂40、第一驱动件24电连接。

在使用过程中，控制模块实时接收到位移传感器73的信号，当h4＝h3-h1，控制模块控制电机关闭，第二支撑件80停止伸长，然后控制模块对电磁铁72通电充磁，吸附第二支撑件80。最后，控制模块控制第一多轴机械臂30移动打印喷嘴，进而带动夹持件70上的第二支撑件80到达支撑位置的正下方，此时控制模块对电磁铁72断电消磁，使第二支撑件80与夹持件70脱离，以便于第二支撑件80支撑打印曲线11。控制模块通过与电机、位移传感器73和电磁铁72的配合，实现精准控制第二支撑件80高度，自动化夹持和移动第二支撑件80，提高第二支撑件80的工作效率和准确性，进而提高打印曲线11的生产效率和生产质量。

具体地，如图1和图2所示，在一实施例中，空间打印装置100还包括存储仓90，存储仓90内设有多个供电支座91和多个第二支撑件80，第二支撑件80与供电支座91一一对应，第二支撑件80放置在供电支座91上，供电支座91与电机电连接，供电支座91为电机提供电能。多个第二支撑件80能够同时为多个打印曲线11提供支撑，并且只有第二支撑件80放置在供电支座91上，电机才能通电，驱动第二支撑件80的长度变化。

进一步地，在一实施例中，空间打印装置100还包括风冷结构，风冷结构设置在打印喷头上，风冷结构的出风口朝向打印曲线，风冷结构用于对打印曲线11进行冷却，提高打印曲线11的固化速率，进而提高空间打印装置100的工作速率。

具体地，如图1和图5所示，在一实施例中，第一支撑件20上设有相对设置的第一夹持部21和第二夹持部22，第一夹持部21和第二夹持部22分别用于与打印曲线11上相对的两侧抵接，第一夹持部21和第二夹持部22能够沿其相对设置的方向相互靠近或远离。即第一夹持部21和第二夹持部22分别夹持打印曲线11周向外表面上的相对两侧，第一夹持部21和第二夹持部22之间的距离可以变化，第一夹持部21和第二夹持部22可以夹持不同截面积或不同直径的打印曲线11，从而打印喷嘴可以打印不同截面形状，不同尺寸的空间曲线，提高了第一支撑件20的适用范围。

其中，第一夹持部21和第二夹持部22上均设有滚轮23，两个滚轮23分别用于与打印曲线11上相对的两侧抵接。滚轮23可以沿打印曲线11滚动，用于防止第一夹持部21和第二夹持部22刮蹭打印曲线11的表面，从而提高打印曲线11的产品质量。

在本具体实施例中，第一支撑件20上还设有第一驱动件24，第一夹持部21和第二夹持部22均与第一驱动件24连接，第一驱动件24用于驱动第一夹持部21和第二夹持部22沿其相对设置的方向相互靠近或远离。

如图8所示，在一实施例中，提供了一种空间打印方法，使用空间打印装置100，包括如下步骤：

获取打印轨迹，打印轨迹根据打印产品形状设定；

根据熔融材料的冷却速度设置第一支撑件20与打印喷头10在打印曲线11上的距离L；

沿打印轨迹移动打印喷头10形成打印曲线11；

沿打印曲线11移动第一支撑件20，使得第一支撑件20在打印曲线11的移动线速度V1与打印喷头10沿打印轨迹的移动线速度V2相等。

上述的空间打印方法，使用了上述空间打印装置100，打印喷头10用于挤出熔融材料，沿打印轨迹移动打印喷头10就能得到熔融材料固化形成的打印曲线11，第一支撑件20用于支撑打印曲线11，驱动模块用于驱动第一支撑件20沿打印曲线11移动。在打印过程中，先根据打印产品形状设置打印轨迹，然后设置打印喷头10沿打印轨迹的移动线速度V2，第一支撑件20在打印曲线11上的移动线速度V1，且V2＝V1，即打印喷头10与第一支撑件20同步运动，打印喷头10的打印点c与第一支撑件20的支撑点b在打印曲线11上的距离保持不变；同时根据打印曲线11的冷却速度设置打印喷头10的打印点c与第一支撑件20的支撑点b之间的距离L，使得打印初始点a到支撑点b之间的打印曲线11为已经固化的线段，支撑点b到打印点c之间的打印曲线11为未固化的线段。

参照图5、图6和图7，一般打印初始点a设置在打印台50上，从打印初始点a沿打印轨迹移动打印喷头10，当打印轨迹的初始点a与打印点c之间的距离大于距离L时，启动第一支撑件20支撑打印曲线11，使得支撑点b到打印点c之间的距离为L，同时沿打印曲线11移动第一支撑件20；当打印点与打印轨迹的终点d重合时，打印喷头10停止挤出熔融材料，第一支撑件20保持支撑点b不动，直到支撑点与终点d之间的打印曲线11完全固化，最终形成一条完全固化的打印曲线11；重复上述打印步骤，得到多条打印曲线11，多条打印曲线11组成打印产品。由于打印喷头10与第一支撑件20同步移动，支撑点b和打印点c之间的距离L保持不变，第一支撑件20能够实时对打印曲线11上未固化的线段进行支撑，从而防止支撑点b和打印点c之间的打印曲线11坍塌，并且打印喷头10移动过程中不需要等打印点完全固化再移动打印下一个点，因此既可以通过提高打印喷头10的移动线速度和挤出速度提高打印效率，又能防止打印曲线11结构坍塌而影响打印质量。

对于一些部分悬空，无法与上一层片完全连接的层片，该空间打印装置100不需要针对悬空部分，额外定制支撑结构，节省了产品耗费的材料，缩短了产品生产的时间。对于一些空间曲线、空间曲面等产品，该空间打印装置100提供了一种新的打印方法，有别于传统逐层堆叠的打印方法，打印喷头10可以在竖直方向延伸打印一条完整的空间曲线，避免支撑材料的浪费，提高产品的打印效率，同时保证产品的结构力学性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“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”、“上”、“下”、“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。

以上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)

1.一种空间打印装置，其特征在于，所述空间打印装置包括：

打印喷头，所述打印喷头能够沿打印轨迹移动形成打印曲线；

第一多轴机械臂，所述第一多轴机械臂与所述打印喷头连接，所述第一多轴机械臂用于驱动所述打印喷头沿所述打印轨迹移动；

第一支撑件，所述第一支撑件用于支撑所述打印曲线，所述第一支撑件上设有相对设置的第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部分别用于与所述打印曲线上相对的两侧抵接，所述第一夹持部和所述第二夹持部能够沿其相对设置的方向相互靠近或远离，所述第一夹持部和所述第二夹持部上均设有滚轮，两个所述滚轮分别用于与所述打印曲线上相对的两侧抵接；

驱动模块，所述驱动模块用于驱动所述第一支撑件沿所述打印曲线移动，使得打印过程中所述打印喷头与所述第一支撑件在所述打印曲线上的距离保持不变，所述驱动模块包括第二多轴机械臂，所述第二多轴机械臂的一端与所述打印喷头连接，所述第二多轴机械臂的另一端与所述第一支撑件连接，所述第二多轴机械臂用于驱动所述第一支撑件沿所述打印曲线移动。

2.根据权利要求1所述的空间打印装置，其特征在于，所述空间打印装置还包括运动组件，所述运动组件与所述第一多轴机械臂连接，所述运动组件能够带动所述第一多轴机械臂相对于打印台平行移动；

和/或，所述空间打印装置还包括固定框架，所述第一多轴机械臂的一端与所述固定框架连接，所述第一多轴机械臂的另一端与所述打印喷头连接。

3.根据权利要求1所述的空间打印装置，其特征在于，所述空间打印装置还包括夹持件和第二支撑件，所述夹持件与所述打印喷头连接，所述夹持件能够夹持所述第二支撑件，所述第二支撑件用于支撑所述打印曲线。

4.根据权利要求3所述的空间打印装置，其特征在于，所示第二支撑件为支撑杆，所述夹持件上设有夹持孔，所述夹持孔的侧壁内设有吸附件，所述第二支撑件能够插入所述夹持孔中且与所述吸附件相吸。

5.根据权利要求4所述的空间打印装置，其特征在于，所述第二支撑件内设有电机，所述电机用于驱动所述第二支撑件沿其轴向伸缩。

6.根据权利要求5所述的空间打印装置，其特征在于，所述夹持孔的侧壁内设有位移传感器，所述位移传感器设置在所述吸附件的上方，所述位移传感器用于检测支撑杆上面向所述位移传感器的端面与所述位移传感器的距离；

所述空间打印装置还包括控制模块，所述位移传感器与所述控制模块电连接，所述吸附件为电磁铁，所述第二支撑件为磁性金属杆，所述电机和所述电磁铁均与所述控制模块电连接，所述控制模块根据所述位移传感器检测的距离来控制所述电机和所述电磁铁的开关。

7.根据权利要求5所述的空间打印装置，其特征在于，所述空间打印装置还包括存储仓，所述存储仓内设有多个供电支座和多个所述第二支撑件，所述第二支撑件与所述供电支座一一对应，所述第二支撑件放置在所述供电支座上，所述供电支座与所述电机电连接，所述供电支座为所述电机提供电能。

8.根据权利要求2所述的空间打印装置，其特征在于，所述运动组件上设有驱动电机、第一滑槽和第二滑槽，所述第一多轴机械臂上设有与所述第一滑槽和所述第二滑槽相适配的滑块，所述驱动电机用于驱动所述第一多轴机械臂沿所述第一滑槽和所述第二滑槽的导向运动。

9.根据权利要求8所述的空间打印装置，其特征在于，所述第一滑槽的导向为第一方向，所述第二滑槽的导向为第二方向。

10.一种空间打印方法，其特征在于，使用权利要求1-9任意一项所述的空间打印装置，包括如下步骤：

获取打印轨迹，所述打印轨迹根据打印产品形状设定；

根据熔融材料的冷却速度设置第一支撑件与打印喷头在打印曲线上的距离L；

沿所述打印轨迹移动所述打印喷头形成打印曲线；

沿所述打印曲线移动所述第一支撑件，使得所述第一支撑件在所述打印曲线的移动线速度V1与所述打印喷头沿所述打印轨迹的移动线速度V2相等。