CN115847825B - 3d打印方法及其3d打印产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印方法及其3D打印产品，包括以下步骤：步骤110、打印第N层，其中N为正整数；步骤130、在所述第N层上放置有支撑层，其中，支撑层具有通道，所述支撑层的通道与所述第N层对应设置，所述支撑层向所述第N层的沿边外延伸设置；步骤150、在所述支撑层打印第N+1层，第N+1层通过通道与第N层固定连接；本发明在打印过程中能够省略打印支撑结构的步骤，节省打印支撑结构消耗的材料和时间，本打印方法依靠支撑层即可节省大量的打印支撑结构的材料来进行悬垂部分的打印，省略打印支撑结构的时间后能够提高3D打印产品整体的打印效率；设置在打印产品内部的支撑层能够使打印产品整体更加牢固。

Description

3D打印方法及其3D打印产品

技术领域

本发明涉及3D打印相关技术领域，尤其涉及一种3D打印方法及其3D打印产品。

背景技术

3D打印领域中，部分的3D打印产品具有悬空结构和跨桥结构，这些结构也一般称为悬垂物，通常当悬垂物与垂直方向倾斜的角度大于45°时，就要考虑先打印支撑结构，以提供打印该悬垂物的支撑点，进而在支撑结构上打印该悬垂物。但是，打印额外的支撑结构会导致打印时耗费更多材料需要从基底开始层层打印支撑结构，也消耗更多的打印时间。

发明内容

本发明的目的在于提供3D打印方法，以克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种3D打印方法，包括以下步骤：

打印第N层，其中N为正整数；

在所述第N层上放置有支撑层，其中，所述支撑层具有通道，所述支撑层的通道与所述第N层对应设置，所述支撑层的至少部分向所述第N层的沿边以外延伸设置；

在所述支撑层打印第N+1层，所述第N+1层通过所述通道与所述第N层连接。

进一步，所述支撑层包括多股支撑线束，各所述支撑线束之间形成所述通道。

进一步，各所述支撑线束不相连设置。

进一步，各所述支撑线束编织为网状结构。

进一步，所述支撑层的材料包括金属、无机材料和高分子材料中的至少一种。

进一步，所述支撑层的材料包括碳纤维、玻璃纤维和尼龙中的至少一种。

进一步，在所述支撑层打印第N+1层的步骤包括：在所述支撑层向所述第N层的沿边外延伸的位置进行第N+1层的打印。

进一步，在所述第N层上放置有所述支撑层之后还包括：固定支撑层。

进一步，在所述支撑层打印第N+1层后还包括：去除打印结束后所有所述支撑层多余向外延伸的部分。

通过使用上述的3D打印方法制作得到的3D打印产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明在打印过程中能够省略打印支撑结构的步骤，节省打印支撑结构消耗的材料和时间。现有技术中，打印支撑结构需要从第一层开始打印，并打印至3D打印产品的悬垂物的高度，以此来支撑悬垂物。而本打印方法依靠支撑层即可节省大量的打印支撑结构的材料来进行悬垂部分的打印，省略打印支撑结构的时间后能够提高3D打印产品整体的打印效率。设置在打印产品内部的支撑层能够使打印产品整体更加牢固。

附图说明

图1为一个实施例的3D打印方法的流程图；

图2为另一个实施例的3D打印方法的流程图。

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。

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。当一个元件的数目被称为有“多个”，它可以为两个或两个以上的任意数目。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。

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明：

请参考图1，在本实施例中提供了步骤110，打印第N层，其中N为正整数。本步骤中，第N层能够为第1层、第2层、第3层、第4层、第5层……并以此类推。

步骤130，将支撑层放置于所述第N层，具体地，将支撑层放置于第N层上方，即，将支撑层层叠于第N层之上，其中，支撑层具有通道，支撑层的必须至少覆盖在第N层沿边的上面，通道在第N层的投影落在第N层上，且所述支撑层的至少部分由所述第N层的边沿向外延伸设置，或者说，支撑层的至少部分向外悬空于第N层设置，具体地，在本实施例中所使用的支撑层经过预先的处理，支撑层经过裁剪或者是在制作的时候以特定的形状制作而成，支撑层水平的笔直状态其放置也不需要人工或者设备的张紧，支撑层的大部分与所述第N层重叠，而存在支撑层的部分向外悬空于所述第N层设置，延伸出去的部分刚好与N+1层的底部形状重叠，这样打印的成品就不会有突出部分；支撑层本身受到第N层的支撑，支撑层的延伸于第N层外的部分，支撑层向外延伸的部分能够作为打印第N+1层时的悬垂物的支撑。

步骤150，在所述支撑层上打印第N+1层，具体地，在支撑层上打印部分向外悬空于第N层的第N+1层，以得到3D打印产品中的悬垂物，或者说，在所述支撑层上打印悬垂物。具体地，在所述支撑层靠近通道的位置以及支撑层延伸第N层外的位置打印第N+1层，打印N+1层时，将至少部分的材料打印在支撑层由所述第N层向外延伸的位置，且材料的至少部分所述材料穿过所述通道与所述第N层结合。以实际打印需要重复步骤110、步骤130和步骤150，即可得到3D打印产品的悬空结构或跨桥结构。

支撑层包括多股支撑线束，多股支撑线束间隔设置或交错设置，支撑线束之间形成所述通道。能够作为第N+1层的支撑，使得第N+1层能够在各支撑线束上打印，且相邻支撑线束之间形成的通道能够便于第N+1层的材料通过，以使得第N+1层与第N层很好融合。值得一提的是，支撑层还包括用于固定支撑线束末端的框体；在一些非网格形状的支撑线束需要框体来限制其现状结构（例如若干条平行设置的支撑线束平放时，为了保持其间距和各个支撑线束位置，需要框体来固定）。

以下为不同结构支撑层具体的结构及其材料组成：

当支撑线束编织为网状结构，多个支撑线束围成所述通道，具体地，支撑线束编织为支撑层，即，所述支撑层包括支撑层。支撑层具有网格结构，即，支撑层呈网状，其中支撑层的网洞为通道。支撑层包括玻纤网，支撑层的材料包括玻璃纤维。支撑层还可以优选尼龙网，即支撑层的材料包括尼龙。呈网状的支撑层具有若干通道，用于材料通过。玻纤网或尼龙网具备标准化生产，易于获得，同时，玻纤网或尼龙网的厚度和孔的密度适中，当打印N+1层时，有利于材料通过玻纤网或尼龙网的通道与第N层结合，同时，材料也易于与玻纤网或尼龙网的本身结合，增加牢固性。另外，材料的部分会进入支撑层内的通道，但又不会从通道持续露出，这是因为用于3D打印的材料的粘度较高，在支撑层的通道处会呈悬挂的状态，支撑层起到很好的支撑作用，同时，材料和支撑层的接触面积更大，彼此的连接也会因此更加紧密。值得一提的是，玻纤网也可以称为玻璃纤维网格布，尼龙网也可以称为尼龙网格布。此外支撑层还可以是玻璃纤维和尼龙的结合，即支撑层由玻璃纤维丝和尼龙丝编织而成。

当支撑线束不相连设置，即，各所述支撑线束呈两两间隔设置，两股相邻的支撑线束之间形成所述通道，支撑线束能够为第N+1层提供支撑，在各支撑线束上打印第N+1层，材料借助各支撑线束的支撑能够打印出外悬于第N层的第N+1层。支撑线束可选的使用呈平行设置，这样，能够设置不相连的支撑线束。并且，当各支撑线束平行设置时，支撑线束的延伸方向相同，能够便于在一个方向上将各支撑线束拉伸出来。在一个实施例中，各支撑线束呈放射状设置，这样，也能够设置不相连的支撑线束，且形成支撑层的通道。

支撑层的材料强度大于所述第N层及第N+1层的材料强度，这样，材料强度更高的支撑层夹设于第N层和第N+1层之间时，会增大3D打印产品的整体强度。值得一提的是，在第N层和第N+1层之间设置支撑层后，打印第N+1层时的材料从通道穿过并与第N层结合，受到支撑层内侧壁的支撑，第N层及通过支撑层、第N+1层连接三者配合共同形成更高的连接强度。

支撑层的材料包括金属、无机材料和高分子材料中的至少一种，金属、无机材料和高分子材料制成的支撑线束均可用作支撑层的材料。可以理解的是，支撑层的材料也可以采用其他材料，本实施例中不再累赘说明。

为使得3D打印产品的结构更加牢固，在其中一个实施例中，所述支撑层的材料包括碳纤维、玻璃纤维和尼龙中的至少一种，在打印过程中，材料的温度会使得玻璃纤维或尼龙融化，且玻璃纤维和尼龙固化时，会更紧密地与第N+1层以及第N层融合，这样能够使得3D打印产品的结构更加稳固。而碳纤维受力更好，可以更好地增加3D打印产品的强度，使得3D打印产品不易形变。

步骤150中，在支撑层向所述第N层的沿边外延伸的位置进行第N+1层的打印并且要在所述支撑层靠近通道的位置。这样，在所述支撑层靠近通道的位置打印有助于材料穿过通道并与第N层融合。

上述3D打印方法，打印第N层后，在第N层上放置支撑层，以支撑层为支撑，即可在支撑层上打印出第N+1层，进而得到3D打印产品中的悬垂物，这样，能够省略打印支撑结构的步骤，节省打印支撑结构消耗的材料和时间。具体地，现有技术中，打印支撑结构需要从第一层开始打印，并打印至3D打印产品的悬垂物的高度，以此来支撑悬垂物。本申请省略支撑结构能节约大量的打印支撑结构的材料，且省略打印支撑结构的时间后能够提高3D打印产品整体的打印效率。

值得一提的是，由于传统的支撑结构与3D打印结构的材料相近，打印时支撑结构容易与3D打印产品紧密地结合在一起，不易分离，强制分离还容易损坏3D打印产品本身。本申请省略了支撑结构后，还可以避免在拆除支撑结构时损坏3D打印产品的情况。

在其中一个实施例中，提供一种3D打印产品，通过如上述任一实施例中所述3D打印方法制作得到，通过上述3D打印方法能够快速地得到的3D打印产品，3D打印产品内设有至少一层的支撑层，支撑层为网状或丝状。

请参考图2所示，本实施例中采用的支撑层为卷帘式的支撑层，其采用收卷的方式进行收纳、运输，因此在该支撑层展开使用的时候需额外的步骤。

为了在支撑层上稳定地打印，在步骤130之后进行步骤140：通过人工或者机器将支撑层的边缘固定，具体的是通过人工或者是机械设备将支撑层张紧能够更平稳地放置在第N层上进行第N+1层上打印；利用支撑层的边沿进行张紧，更具体地，在张紧的同时还能够固定支撑层的位置，通过人工或机器抓取支撑层延伸到第N层的边沿外突出的部分，一般地，采用人工或机器固定支撑层的边沿，由于支撑层的边沿为向外延伸设置，容易下坠或者是支撑层在弹性恢复力作用下发生自主收卷，固定好支撑层的边沿之后，能够更加稳定地在支撑层上打印第N+1层，避免了支撑层在打印时弯曲或平移。

在大部分的打印中所使用的支撑层并没有如实施例1所记载的预先将支撑层进行裁剪，因此会采用适用性较强的卷帘式支撑层，产生了步骤160：

步骤160的进行发生在步骤150之后：去除打印结束后所有支撑层多余向外延伸的部分。打印完N+1层之后，会余下凸出于第N层及第N+1层的多余的支撑层，将多余的支撑层去除，即可得到需要的3D打印产品。

去除的方式包括通过切割机去除所述支撑层的多余部分，具体地，通过数控切割机去除支撑层的多余部分，这样，能够直接通过数控切割机直接去除多余的支撑层，方便快捷。还包括通过打磨机去除所述支撑层的多余部分。或者通过手动操作打磨机能够将支撑层磨掉，同时能够顺便打磨3D打印产品，较为灵活。一些材质强度不大且支撑层较薄的支撑层还可以通过剪刀去除支撑层的多余部分，本实施例中，通过手动操作剪刀能够将多余的支撑层剪掉，以此去除多余的支撑层。

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，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3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

打印第N层，其中N为正整数；

在所述第N层上放置有支撑层，其中，所述支撑层具有通道，所述支撑层的通道与所述第N层对应设置，所述支撑层的至少部分向所述第N层的沿边以外延伸设置，所述支撑层包括多股支撑线束，各所述支撑线束之间形成所述通道；

在所述支撑层打印第N+1层，所述第N+1层通过所述通道与所述第N层连接，其中，所述支撑层的至少部分夹设于所述第N层和所述第N+1层之间。

2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，各所述支撑线束不相连设置。

3.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，各所述支撑线束编织为网状结构。

4.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述支撑层的材料包括无机材料和高分子材料中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述支撑层的材料包括碳纤维、玻璃纤维和尼龙中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，在所述支撑层打印第N+1层的步骤包括：在所述支撑层向所述第N层的沿边外延伸的位置进行第N+1层的打印。

7.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，在所述第N层上放置有所述支撑层之后还包括：固定支撑层。

8.根据权利要求7所述的3D打印方法，其特征在于，在所述支撑层打印第N+1层后还包括：去除打印结束后所有所述支撑层多余向外延伸的部分。

9.一种3D打印产品，其特征在于，通过如权利要求1-8任意一项所述的3D打印方法制作得到。