CN117358945A - 用于构建易分离三维结构的3d打印方法、设备和三维结构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于构建易分离三维结构的3D打印方法、设备和三维结构。描述了在第一材质的成形基板上逐层铺设与第一材质具有不同材料属性的第二材质的建造材料，控制高能束发生装置按照预设路径选择性发射高能束，使其在建造材料上运动扫描，逐层烧结或熔融建造材料，最终完成三维结构的构建成形，以有效减轻三维结构与成形基板的冶金结合强度，增强二者之间的易分离性。

Description

用于构建易分离三维结构的3D打印方法、设备和三维结构

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种用于用于构建易分离三维结构的3D打印方法、设备和三维结构。

背景技术

三维打印（3D打印）技术已成为现代制造和原型制作领域的关键工具，其它通过逐层添加材料的方式将数字模型转化为实际物体。

在传统的3D打印过程中，三维结构的构建通常需要在一个特定的成形基板上进行。这个成形基板不仅提供了构建区域，还通过冶金结合将三维结构牢固固定在基板上，同时为三维结构的热能提供了蓄热基础。然而，这种冶金结合也可能导致构建后的三维结构与成形基板之间的强烈结合，使分离变得复杂。

通常，要将三维结构从成形基板上分离，需要额外的后处理步骤，如切割，即利用切割工具将成形后的三维结构从成形基板上切割下来，从而实现成形基板与三维结构的分离过程。这不仅增加了制造过程的复杂性，还可能影响三维结构的质量和表面质量。

因此，有必要开发一种新的3D打印技术，能够免切割分离三维结构和成形基板，并提高构建后三维结构与成形基板之间的易分离性，从而减少后续处理步骤的需求。

发明内容

本发明旨在克服成形基板与由建造材料构建的三维结构之间的强冶金结合，以使分离过程更加容易且减少对成形基板的损害，为了实现这一目的，本发明其中一方面提供了一种用于构建易分离三维结构的3D打印方法，包括：选取第一材质的板材作为在其上方构建三维结构的成形基板，选取第二材质的材料作为在所述成形基板上构建所述三维结构的建造材料，其中，所述第一材质与第二材质具有不同材料属性，以促使成形后的三维结构容易从成形基板上分离；在成形基板上逐层铺设建造材料，并通过计算机控制系统控制高能束发生装置按照预设路径选择性发射高能束，使所述高能束的照射区域在所述建造材料上运动扫描，逐层烧结或熔融所述建造材料，直至完成所述三维结构的构建成形。

该方法涉及使用具有不同属性材料的成形基板和建造材料，以减少结合强度，在这种方法下，可以有效减轻冶金结合的强度，使成形基板与三维结构之间的分离变得更加容易，并减少对成形基板的损害。

此外，本发明其中一方面还提供了一种采用该3D打印方法构建的三维结构。

此外，本发明其中一方面还提供了一种3D打印设备，包括：至少一供料缸，用于储存构建三维结构的建造材料，其中，所述建造材料为第二材质，并且能够在驱动装置的作用下促使一部分建造材料运动至所述供料缸的供料口；成形缸，所述成形缸设置有用于在其上方构建所述三维结构的成形基板，所述成形基板能够在驱动装置的作用下沿所述成形缸的一端至另一端的方向移动，其中，所述成形基板为第一材质，所述第一材质与所述第二材质具有不同材料属性，以促使成形后的三维结构容易从所述成形基板上分离；铺料装置，用于将所述供料口的建造材料均匀地铺设在所述成形基板上；高能束发生装置，用于在计算机控制系统的控制下按照预设路径选择性发射高能束，使所述高能束的照射区域在所述成形基板的建造材料上运动扫描，逐层烧结或熔融所述建造材料，直至完成所述三维结构的构建成形。

优选地，铺设在所述成形基板上的建造材料至少具有与所述成形基板接触的由多个层次构成的基础层以及与所述基础层接触的由多个层次构成的主体层；在所述成形基板上构建所述三维结构时，至少包括：在所述成形基板上逐层构建与基础层的建造材料相应的基础层截面；在所述基础层上逐层构建与主体层的建造材料相应的主体层截面。

优选地，所述主体层截面为所述三维结构的刨分截面，其中，所述基础层截面的每一层均具有与所述三维结构的首层刨分截面相同的扫描参数。

优选地，所述主体层截面为所述三维结构的刨分截面，其中，所述基础层截面中，至少在与所述成形基板接触的首层，其扫描参数不同于所述三维结构的首层或其它层刨分截面，以减少与所述成形基板之间的材料结合。

优选地，所述基础层截面中，至少在与所述成形基板接触的首层，具有以下至少一种不同于所述三维结构的首层或其它层刨分截面的扫描参数：扫描功率、扫描速度、扫描路径、焦点位置、温度梯度。

优选地，所述第一材质为316L不锈钢，所述第二材质为钛合金。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出的是本发明的一实施例所涉及的3D打印设备1的结构示意图；

图2示出的是本发明的一实施例所涉及的3D打印方法的流程示意图；

图3示出的是发明人采用316L不锈钢的建造材料在316L不锈钢基板上构建的金属零件照片；

图4示出的是发明人使用拉拽的方式，将316L不锈钢基板与316L不锈钢零件强制分离的现象照片；

图5示出的是拉拽分离过程中零件底部出现的非接触面的撕裂情况照片；

图6（a）示出的是发明人成功将Ni-Ti材料构建在316L不锈钢基板上的零件A的照片，图6（b）示出的是零件A与成形基板分离后的接触面B的照片；

图7（a）示出的是未分离零件A的照片、图7（b ）与图7（c）分别示出了分离后的零件底面C与分离后的接触面B的照片；

图8示出的是本发明的一实施例所涉及的三维结构的构建示意图；

图9示出的是本发明的一实施例所涉及的三维结构18的刨分截面的展开示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1示出的是本发明的一实施例所涉及的3D打印设备1的结构示意图。如图1所示，本实施例所涉及的3D打印设备1具备供料缸Ⅰ10a、供料缸Ⅱ10b、成型缸11、铺料装置15、高能束发生装置16以及计算机控制系统17等部分。

<供料缸Ⅰ10a、供料缸Ⅱ10b>

供料缸Ⅰ10a和供料缸Ⅱ10b作为建造材料的储存容器，它们各自的顶部设有开口，用作建造材料的供料口。这些供料口所形成的平面即高能束发生装置16的工作面P。在供料缸Ⅰ10a和供料缸Ⅱ10b内，分别设置了载体Ⅰ13a和载体Ⅱ13b，用于储存建造材料，这些建造材料位于载体Ⅰ13a和载体Ⅱ13b上方的空间中。

在载体Ⅰ13a和载体Ⅱ13b的下方，相应地安装了驱动装置Ⅰ12a和驱动装置Ⅱ13b。这些驱动装置能够驱动载体Ⅰ13a和载体Ⅱ13b相应地在供料缸Ⅰ10a和供料缸Ⅱ10b的内壁上下移动，即沿图1所示的Z轴方向，使得存储在载体Ⅰ13a和载体Ⅱ13b中的一部分建造材料上升，直至运送到供料缸Ⅰ10a和供料缸Ⅱ10b各自的供料口，即工作面P上。

此外，供料缸Ⅰ10a和供料缸Ⅱ10b还可充当余料收集容器，用于收集从对方设置位置输送过来的余料。

在一些实施例中，可以选择在3D打印设备1中仅设置供料缸Ⅰ10a或供料缸Ⅱ10b中的其中一个。

<成型缸11>

成型缸11作为构建三维结构18的工作缸，设置在供料缸Ⅰ10a与供料缸Ⅱ10b的中间。成形缸11内设置了载体Ⅲ13c与成形基板14，载体Ⅲ13c与成形基板14之间被设置为可拆卸连接，例如通过螺栓将成形基板14安装在载体Ⅲ13c上。成形基板14用于承载来自于供料缸Ⅰ10a或供料缸Ⅱ10b输送过来的建造材料，以在其上方被逐层构建成三维结构18，载体Ⅲ13c设置在成形基板14下方，在载体Ⅲ13c下方安装了驱动装置12c，以驱动载体Ⅲ13c沿成型缸11的内壁上下移动，进而促使成形基板14在成形缸11内的Z轴方向上进行移动，以促使建造材料逐层添加，从而构建出所需的三维结构18。

<铺料装置15>

铺料装置15的实际形态例如为刮刀或者辊筒，设置在工作面P上，也即供料缸Ⅰ10a、供料缸Ⅱ10b以及成型缸11的上方，其通过在工作面P上来回移动，以将溢出在供料口处的建造材料均匀地铺设至成形基板14上，以创造一个适于进一步构建三维结构18的区域。

<高能束发生装置16>

高能束发生装置16通常使用激光束或电子束作为能量源。激光束可以精确控制，具有高能量密度，能够在建造材料表面产生局部高温，从而实现烧结或熔融；电子束也可以用于此目的，尤其在金属3D打印中较为常见。

例如，在使用激光束作为能量源时，高能束发生装置16主要由激光器（产生激光束）、准直器（对激光束进行准直）、振镜（调整激光束方向）以及场镜（对激光束进行聚焦）等部件构成。这些部件相互配合，将激光器生成的激光束精确导向到成形基板14上，从而实现了激光束的精确照射和扫描。

高能束发生装置16按照预设的扫描路径选择性地发射高能束，使高能束的照射区域在成形基板14的建造材料上运动扫描。该路径通常是根据数字模型和层叠构建策略生成的，以确保每一层都准确堆积在前一层之上，高能束照射到建造材料上，会引发烧结或熔融的过程，导致建造材料的部分区域凝固成固态，从而构建了一层的三维结构，这一过程在每一层中重复，直到整个物体被完全构建。

<计算机控制系统17>

计算机控制系统17用于控制整个打印过程。在此过程中，计算机控制系统17会接收数字模型的数据，该模型通常以计算机辅助设计（CAD）文件的形式提供，包括关于构建物体的几何形状、尺寸和层叠信息等。计算机控制系统17利用专用的切片软件对这些模型进行切片，将其分解成逐层的打印指令，包括高能束发生装置16的扫描路径、建造材料的供应速度、温度控制等参数，以控制高能束发生装置16和其他部件按照预设的参数和路径工作，从而准确构建所需的三维结构18。

在现有的3D打印过程中，常见的做法是将成形基板14与要构建的三维结构18采用相同的材料。例如，当进行钛合金的打印时，通常会选择使用钛合金材质的板材作为构建钛合金零件的成形基板。使用相同的材料作为成形基板14和建造材料会导致这两者之间的冶金结合，尤其是在高温3D打印过程中，这种强烈的结合可以使成形基板14与构建的三维结构18之间难以分离，要求施加较大的力量（通常采用切割工具）才能将它们分开。且由于构建后的三维结构18与成形基板14之间的强结合，成形基板14可能会受到损坏或留下痕迹，这会影响到成形基板14的再次使用。

为此，发明人经过深度研究和实验后，提出了一种改进的3D打印方法，旨在克服成形基板14与由建造材料构建的三维结构18之间的强冶金结合，从而使分离过程更加容易且减少对成形基板14的损害。这一方法涉及使用不同材料的成形基板14和建造材料，以减少结合强度，在这种方法下，三维结构18与成形基板14之间的结合更松散，可以通过较小的力量进行分离。

发明人提出的这一3D打印方法的核心思想是通过使用第一材质的成形基板14和第二材质的建造材料，这两种材料具有不同的材料属性，以降低材料间的结合强度。这种方法在一系列的实施例中都表现出了成功，可以有效减轻冶金结合的强度，使成形基板14与三维结构18之间的分离变得更加容易，并减少对成形基板14的损害。

图2示出的是本发明的一实施例所涉及的3D打印方法的流程示意图。该3D打印方法通过图1描述的3D打印设备1执行，在以步骤的形式描述该3D打印方法的一实施例时，其至少具有以下步骤：

S1、选取第一材质的板材作为在其上方构建三维结构18的成形基板14，选取与第一材质具有不同材料属性的第二材质的材料作为在成形基板14上构建三维结构18的建造材料；

S2、在成形基板14上铺设一层建造材料，并通过计算机控制系统17控制高能束发生装置16按照预设路径选择性发射高能束，使高能束的照射区域在建造材料上运动扫描，烧结或熔融建造材料以构建相应的层截面；

S3、重复S2直至完成三维构件18的建造。

应理解， S2与S3的执行细节在前文中已针对图1示出的3D打印设备1进行了详细描述，因此不再赘述，以下将重点描述S1的实现。

特别提及的是，本发明在使用激光束作为高能束发生装置16的能量源构建三维构件18时，激光功率控制在200-500W。

下面以钛合金零件作为三维结构的一种具体打印产品为例，详细说明第一材质和第二材质在相同和不同情况下与成形基板的结合程度上的原理差异。

<第一材质和第二材质均为钛合金>

打印的钛合金零件通过切片软件被分解成多个二维层截面，每个层截面具有一定的厚度（通常在10-50μm之间）。在实际打印中，当激光束按照钛合金零件的刨分截面进行扫描时，激光束的路径上会形成熔池，在熔池内，金属材料在激光束的高温作用下快速融化，计算机控制系统根据预设的路径迅速移动激光束，导致熔池随之移动，从而在当前层形成金属轮廓。

需要强调的是，熔池往往会产生大于当前层的材料厚度的深度，这意味着液态钛合金金属在熔池的过程中与上一层的金属发生冶金结合，特别是当上一层和当前层的金属属于相同的材料体系时，这种冶金结合实际上构建了一个坚固的焊接。对于首层金属材料，熔池的深度通常会穿透成形基板。当第一材质和第二材质属于相同的材料体系时，液态熔池中的金属会迅速焊接在一起，这种同种材料的焊接具有较高的强度。

<第一材质为316L不锈钢，第二材质为钛合金>

涉及到不锈钢基板与钛合金零件的情况，钛合金零件熔池内的液态金属在熔池快速形成和凝固的过程中，很难与不锈钢基板发生深度的原子扩散融合，简言之，这意味着在钛合金金属首层与成形基板之间只形成了相对较小的非焊接接触面。这种接触面并不具备同类金属之间通常具有的强烈焊接强度，这意味着外部力量的作用下可以相对容易地将两者分离。该方案通过控制第一材质（316L不锈钢）和第二材质（钛合金）之间的材料属性差异，有效地减弱了材料之间的冶金结合强度，使构建出的钛合金零件更容易在分离过程中脱离不锈钢基板。

下面结合发明人分别针对316L不锈钢和钛合金的零件打印实例，详细说明第一材质和第二材质在相同和不同情况下与成形基板的结合程度上的效果差异。

图3示出的是发明人采用316L不锈钢的建造材料在316L不锈钢基板上构建的金属零件，成形零件尺寸约为直径4*8mm。由于这两者是相同属性材料，彼此之间的冶金结合非常强，需要使用切割设备来将零件从成形基板上分离。然而，这种分离过程通常需要相当长的时间，这会降低整个3D打印过程的效率。这种情况下，由于相同属性材料之间的冶金结合强度高，分离过程变得更加耗时，因为需要施加更大的力量来克服这一结合，不仅增加了时间成本，还会增加零件和成形基板的损坏风险。

图4示出的是发明人通过外力措施，使用拉拽的方式，将316L不锈钢基板与316L不锈钢零件强制分离。在分离过程中，使用约560N的拉伸力将其分离，并且在分离过程中零件底部出现了非接触面的撕裂情况，具体见图5，说明同属材料的成形基板和零件之间的冶金结合非常精密。发明人根据零件与成形基板接触面计算分离应力，其拉伸强度约为570MPa，该拉伸强度超过316L材料国标要求的拉伸强度下限，由此说明同属材料的成形基板和零件间结合是非常牢固，难以通过简单的外力分离。

图6（a）示出的是发明人成功将Ni-Ti（镍钛合金）材料构建在316L不锈钢基板上的零件A，图6（b）示出的是零件A与成形基板分离后的接触面B的照片。实际操作中，零件A可以通过相对较小的拉拽力从成形基板上轻松分离，而且分离后的接触面B仍然保持整洁，零件A底部未出现损坏情况。

图7（a）示出的是未分离零件A（Ni-Ti）、图7（b ）与图7（c）均示出了分离后的零件底面C（零件A的底面）与分离后的接触面B（零件A与成形基板的接触面）。零件底面C与接触面B由于高低不同，因此在图7（b）与图7（c）中分别采用不同景深拍摄。

通过观察接触面B和底面C，可以清晰看到零件A和成形基板之间并未完全发生冶金结合。分离后的断面显示出相当大的韧窝结构。值得注意的是，发明人成功地将零件A与成形基板分离，而且仅需相对较小的拉拽力（约70N），这说明可以通过更简单的方式将零件与成形基板分开，无需应用大力。

这种零件与成形基板属于不同材料，因此零件和成形基板之间的结合力较小，这种适度的结合力具有多重优点。首先，它确保零件紧密粘附在成形基板上，这有助于防止在3D打印过程中零件被刮刀或其他工具损坏。其次，虽然结合力不是非常强，但它足以保持零件在打印过程中的位置，确保精确的构建。最重要的是，这种适度的结合力使得在需要分离零件时，可以使用相对较小的外力将零件与成形基板拉拽分离，从而大大提高了打印生产效率。这种平衡的结合力在3D打印中发挥着重要作用，既保证了精度又提高了操作的便捷性。

需要说明的是，本发明的具体实施例中，第一材质选定为316L不锈钢，第二材质选定为钛合金，仅作为示例，并不构成对本发明，尤其是第一材质与第二材质的范围限制。本发明可以适用于多种不同材质的情况，包括但不限于不同金属、合金、塑料或其他材质，取决于具体应用需求。

图8示出的是本发明的一实施例所涉及的三维结构18的构建示意图，该三维结构18是利用图2描述的3D打印方法以作用在图1描述的3D打印设备1中所构建的。如图8所示，在本实施例中，铺设在成形基板14上的建造材料至少具有与成形基板14接触的由多个层次构成的基础层181以及与基础层181接触的由多个层次构成的主体层182，即基础层181构建在成形基板14的上方，主体层182构建在基础层181的上方。

在成形基板14上构建三维结构18时，高能束发生装置16先在成形基板14上逐层构建与基础层181的建造材料相应的基础层截面，随后再在基础层181上逐层构建与主体层182的建造材料相应的主体层截面。

在一些实施例中，基础层181作为3D打印的支撑结构，主体层182作为三维结构18的主体结构。基础层181能够在3D打印过程中对主体层182进行支撑，以确保在构建主体层182时不会发生倾斜或变形，主体层182是构建三维结构18的关键部分，包括其形状、体积和功能特性。基础层181虽然也作为三维结构18的一部分，但它并非最终制造产品的关键结构部分，成形结束后，需要通过后处理的方式将基础层181从三维结构18中剔除，以得到最终的产品结构。

在一些实施例中，基础层181作为三维结构18的一部分，具体作为三维结构18的主体结构的一部分，即基础层181和主体层182构成最终的三维结构18，也即构成最终制造产品的全部结构。此配置适用的情况，例如，尽管添加了基础层181，最终构建的三维结构18仍然能够满足设计要求，以确保三维结构18的性能和特性与设计规格相符。此外，基础层181可能具有一些额外的功能，例如提供增加的强度、导电性、或者其他特定特性。

总之，基础层181和主体层182可以根据特定需求以不同的方式组合，以确保满足3D打印物体，即三维结构18的要求。

图9示出的是本发明的一实施例所涉及的三维结构18的刨分截面的展开示意图，如图9所示，n₁-n₄为基础层截面，n₅-n_x为主体层截面，主体层截面n₅-n_x为三维结构18的刨分截面。

在一种实现方式中，基础层截面n₁-n₄的每一层均具有与三维结构18的首层刨分截面n₅（即主体层截面n₅-n_x的首层）相同的扫描参数。

具体而言，主体层截面n₅-n_x被构建为三维结构18的分层结构的切片，以形成三维结构18的逐层结构，每个层次的主体层截面n₅-n_x相互叠加以创建整个三维结构18。与此同时，基础层截面n₁-n₄被设计为每一层都具有与三维结构18的首层刨分截面n₅（切片）相同的扫描参数，这意味着在构建过程中，基础层181的每一层都受到相同的扫描参数的影响，以确保与三维结构18的首层刨分截面n₅相匹配。通过这种构建，制造者可以更好地控制三维结构18的构建过程，确保不同层次之间的精确对齐和适当的扫描参数，有助于提高构建的效率和质量，同时也能保证降低与成形基板14的冶金结合，使分离更加容易和可控。

在一种实现方式中，基础层截面n₁-n₄中，至少在与成形基板14接触的首层，即基础层截面n₁，其扫描参数不同于三维结构18的首层刨分截面n₅或其它层刨分截面n₆-n_x，以减少与成形基板14之间的材料结合。所描述的至少在与成形基板14接触的首层（基础层截面n₁），是指可以是基础层截面n₁-n₄中的相邻多层，但必须得包括基础层截面n₁，例如可以是（n₁，n₂）（n₁，n₂，n₃）（n₁，n₂，n₃，n₄）中的一种情形。需要说明的是，图9中展示的基础层截面的层数不代表对其实际层数的限制，仅作为一种示例。所描述的不同于三维结构19的首层刨分截面n₅或其它层刨分截面的扫描参数包括但不限于扫描功率、扫描速度、扫描路径、焦点位置、温度梯度等。

下面以基础层截面n₁的扫描参数不同于三维结构18的首层刨分截面n₅为例详细说明其过程。

<扫描功率>

示例性的，在基础层截面n₁中，可以降低激光扫描功率，以促使更少的熔池深度和更少的材料被融化，从而减小了基础层181与成形基板14之间的结合力。相比之下，在三维结构18的首层刨分截面n₅中，可以使用更高的扫描功率以确保良好的熔池形成。

<扫描速度>

示例性的，在基础层截面n₁中，可以采用较快的扫描速度，以便于控制熔池的深度和加速结构的构建。而在三维结构18的首层刨分截面n₅中，较慢的扫描速度可以使激光能更好地与材料相互作用。

<扫描路径>

示例性的，在基础层截面n₁中，可以采用与三维结构18的首层刨分截面n5不同的扫描路径，例如，可以采用不规则的、非对称的路径，以减少材料结合。而在三维结构18的首层刨分截面n5中，扫描路径可以更加规则，以确保形成良好的熔池。

<焦点位置>

应理解，调整激光焦点位置可以改变激光束的聚焦深度。示例性的，在基础层截面n₁中，可以将焦点设置得较浅，使激光与基础层截面n₁的接触点较浅，从而减少结合。相比之下，在三维结构18的首层刨分截面n₅中，可以采用更深的焦点位置。

<温度梯度>

示例性的，在基础层截面n₁中，可以采用更高的温度梯度以促进快速的凝固和减少材料结合。而在三维结构18的首层刨分截面n₅中，可以采用较低的温度梯度以更好地控制结构的形成。具体而言，温度梯度表示相邻材料层之间的温度差异，较高的温度梯度会促进更快的凝固和冷却过程，能够促使基础层181，尤其基础层截面n₁尽快凝固，以减少与成形基板14的结合，高温度梯度可以导致更迅速的晶体生长和凝固速度，从而降低与成形基板14的冶金结合，因为液态金属不会在接触的成形基板14时停留很长时间。相反，较低的温度梯度意味着相邻层之间的温度差异较小，凝固速度相对较慢，利于形成均匀的熔池和更精细的结构，较低的温度梯度利于控制冶金结合的质量，因为金属在凝固时会有更多的时间来与前一层发生冶金反应。

在一种实现方式中，基础层截面n₁-n₄每一层的扫描参数都不同于三维结构18的首层刨分截面n₅或其它层刨分截面n₆-n_x。

特别提及的是，图8和图9描述的基础层181和主体层182的相关方案被完全包含在了图1描述的3D打印设备1中和图2描述的3D打印方法中，以实现更精确、高效地构建三维结构18。

应理解，虽然在完成三维结构18的构建后，可以通过人工轻松地将其从成形基板14上分离，但为了提高三维结构18的分离效率，在本发明的一些实施例中，还可以通过自动化转移装置（例如具有机械臂或其他机械结构的机器人）来将三维结构18从成形基板14上分离。自动化转移装置可以根据预先设定的参数和路径来执行分离操作，确保分离是准确、可重复的。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

附图标记列表

1 3D打印设备

10a 供料缸Ⅰ

10b 供料缸Ⅱ

11 成形缸

12a-12c 驱动装置Ⅰ-驱动装置Ⅲ

13a-13c 载体Ⅰ-载体Ⅲ

14 成形基板

15 铺料装置

16 高能束发生装置

17 计算机控制系统

18 三维结构

181 基础层

182 主体层。

Claims (11)

1.一种用于构建易分离三维结构的3D打印方法，其特征在于，包括：

选取第一材质的板材作为在其上方构建三维结构的成形基板，选取第二材质的材料作为在所述成形基板上构建所述三维结构的建造材料，其中，所述第一材质与第二材质具有不同材料属性，以促使成形后的三维结构容易从成形基板上分离；

在成形基板上逐层铺设建造材料，并通过计算机控制系统控制高能束发生装置按照预设路径选择性发射高能束，使所述高能束的照射区域在所述建造材料上运动扫描，逐层烧结或熔融所述建造材料，直至完成所述三维结构的构建成形。

2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，铺设在所述成形基板上的建造材料至少具有与所述成形基板接触的由多个层次构成的基础层以及与所述基础层接触的由多个层次构成的主体层；在所述成形基板上构建所述三维结构时，至少包括：

在所述成形基板上逐层构建与基础层的建造材料相应的基础层截面；

在所述基础层上逐层构建与主体层的建造材料相应的主体层截面。

3.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述主体层截面为所述三维结构的刨分截面，其中，所述基础层截面的每一层均具有与所述三维结构的首层刨分截面相同的扫描参数。

4.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述主体层截面为所述三维结构的刨分截面，其中，所述基础层截面中，至少在与所述成形基板接触的首层，其扫描参数不同于所述三维结构的首层或其它层刨分截面，以减少与所述成形基板之间的材料结合。

5.根据权利要求4所述的3D打印方法，其特征在于，所述基础层截面中，至少在与所述成形基板接触的首层，具有以下至少一种不同于所述三维结构的首层或其它层刨分截面的扫描参数：

扫描功率、扫描速度、扫描路径、焦点位置、温度梯度。

6.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述第一材质为316L不锈钢，所述第二材质为钛合金。

7.一种三维结构，其特征在于，所述三维结构采用权利要求1至6任一项所述的3D打印方法构建而成。

8.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

至少一供料缸，用于储存构建三维结构的建造材料，其中，所述建造材料为第二材质，并且能够在驱动装置的作用下促使一部分建造材料运动至所述供料缸的供料口；

成形缸，所述成形缸设置有用于在其上方构建所述三维结构的成形基板，所述成形基板能够在驱动装置的作用下沿所述成形缸的一端至另一端的方向移动，其中，所述成形基板为第一材质，所述第一材质与所述第二材质具有不同材料属性，以促使成形后的三维结构容易从所述成形基板上分离；

铺料装置，用于将所述供料口的建造材料均匀地铺设在所述成形基板上；

高能束发生装置，用于在计算机控制系统的控制下按照预设路径选择性发射高能束，使所述高能束的照射区域在所述成形基板的建造材料上运动扫描，逐层烧结或熔融所述建造材料，直至完成所述三维结构的构建成形。

9.根据权利要求8所述的3D打印设备，其特征在于，铺设在所述成形基板上的建造材料至少具有与所述成形基板接触的由多个层次构成的基础层以及与所述基础层接触的由多个层次构成的主体层；其中，所述高能束发生装置在所述成形基板上构建所述三维结构时，至少包括：

在所述成形基板上逐层构建与基础层的建造材料相应的基础层截面；

在所述基础层上逐层构建与主体层的建造材料相应的主体层截面。

10.根据权利要求9所述的3D打印设备，其特征在于，所述主体层截面为所述三维结构的刨分截面，其中，所述基础层截面的每一层均具有与所述三维结构的首层刨分截面相同的扫描参数。

11.根据权利要求9所述的3D打印设备，其特征在于，所述主体层截面为所述三维结构的刨分截面，其中，所述基础层截面中，至少在与所述成形基板接触的首层，具有以下至少一种不同于所述三维结构的首层或其它层刨分截面的扫描参数：

扫描功率、扫描速度、扫描路径、焦点位置、温度梯度。