三維打印的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三維打印機(jī)，包括機(jī)架、承載三維打印實(shí)體的成型座、可移動(dòng)地安裝在所述機(jī)架上的主打印頭和用于向所述主打印頭供應(yīng)可熔融成型材料的供料機(jī)構(gòu)，主打印頭為向成型座逐層噴射熔融成型材料的熔融式打印頭，三維打印機(jī)還包括有沿主打印頭的打印路徑向已打印成型材料噴射成型輔助材料的輔助打印頭。成型輔助材料可以是應(yīng)力強(qiáng)化材料、降溫材料或保溫材料。本實(shí)用新型由于在主打印頭之外還設(shè)置了輔助打印頭，該輔助打印頭能夠沿主打印頭的打印路徑向已打印成型材料噴射成型輔助材料，從而減小了三維模型的變形，防止了打印過(guò)程主打印頭移動(dòng)中出現(xiàn)的拉絲現(xiàn)象，改善了成型效果。
【專利說(shuō)明】三維打印機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及三維打印【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種三維打印機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]三維打印又稱3D打印，屬于快速成形技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用成型材料，通過(guò)逐層堆疊累積的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)(即“積層造形法”)。過(guò)去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。
[0003]三維打印的過(guò)程首先是通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)或計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，再根據(jù)分析截面信息得到加工路徑，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。作為三維打印技術(shù)的典型代表，F(xiàn)DM成型(即Fused Deposit1nModeling,熔融沉積成型)是一種通過(guò)熔融材料疊加堆積而形成三維實(shí)體模型的工藝，一般采用逐層固化成型方法，使打印后的樹(shù)脂一層一層地變成固體，從而產(chǎn)生立體造型產(chǎn)品。其中常見(jiàn)的成型材料包括ABS、PLA等，基本上是通過(guò)從三維打印機(jī)的打印頭上端輸入線狀的成型材料，然后經(jīng)打印頭內(nèi)高溫熔融再?gòu)拇蛴☆^出口擠出約0.1?0.2mm左右的絲狀材料，然后把這種絲狀材料按照程序，規(guī)律地布置在成型座上，從而實(shí)現(xiàn)三維成型。
[0004]隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，三維打印技術(shù)快速發(fā)展并已逐漸進(jìn)入社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，一臺(tái)三維打印機(jī)可以采用多種材料進(jìn)行打印，例如，使用ABS材料的三維打印機(jī)，還可使用一些與ABS相近的材料如尼龍等材料進(jìn)行打印。而且，三維打印機(jī)進(jìn)行打印時(shí)可采用多種顏色的材料直接打印出彩色的三維實(shí)體。在使用過(guò)程中，成型材料一般會(huì)容納在成型材料盒內(nèi)，而成型材料盒安裝在三維打印機(jī)的料盒安裝架上，通過(guò)出料口向三維打印頭提供成型材料。
[0005]由于從打印頭出來(lái)的絲狀材料出料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在打印頭內(nèi)大約是200攝氏度左右的高溫，在噴出打印頭時(shí)候，絲狀材料的溫度降低到與環(huán)境溫度一致；在布置到成型座(打印托板)上時(shí)，由于絲狀材料的溫度與成型座的溫度又存在差異，使絲狀材料不能很好地附著在成型座上。其中，在打印開(kāi)始，由于從打印頭出來(lái)的是高溫熔融狀態(tài)的類似流動(dòng)的絲料，可能會(huì)存在局部溫度過(guò)高，導(dǎo)致存在不能很好斷絲，出現(xiàn)拉絲情況；而且在后續(xù)的打印過(guò)程中，生成的三維模型的最底層一般會(huì)有2層0.2mm左右的底層，由于存在膠絲內(nèi)外溫度差異影響，使后續(xù)打印出來(lái)的整個(gè)3D模型不能平整地一層一層堆疊起來(lái)。容易造成打印出來(lái)的3D模型存在變形，成型效果不夠穩(wěn)定。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種能夠改善成型效果的三維打印機(jī)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案:設(shè)計(jì)一種三維打印機(jī)，包括機(jī)架、承載三維打印實(shí)體的成型座、可移動(dòng)地安裝在所述機(jī)架上的主打印頭和用于向所述主打印頭供應(yīng)可熔融成型材料的供料機(jī)構(gòu)，所述主打印頭為向所述成型座逐層噴射熔融成型材料的熔融式打印頭，所述三維打印機(jī)還包括有沿所述主打印頭的打印路徑向已打印成型材料噴射成型輔助材料的輔助打印頭。
[0008]由上述方案可見(jiàn)，本實(shí)用新型的三維打印機(jī)由于在主打印頭之外還設(shè)置了輔助打印頭，該輔助打印頭能夠沿主打印頭的打印路徑向已打印成型材料噴射成型輔助材料，從而減小了三維模型的變形，防止了打印過(guò)程主打印頭移動(dòng)中出現(xiàn)的拉絲現(xiàn)象，改善了成型效果。
[0009]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述輔助打印頭與所述主打印頭相互分離，并且可移動(dòng)地安裝在所述機(jī)架上。
[0010]在另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述輔助打印頭固定在所述主打印頭上。采用此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，可實(shí)現(xiàn)輔助打印頭與機(jī)架上的主打印頭同步移動(dòng)，更方便可靠地噴射成型輔助材料，以保證其成型效果。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的三維打印機(jī)，所述成型輔助材料可以是可與已打印成型材料相融合以增強(qiáng)其應(yīng)力的強(qiáng)化材料，也可以是用于降低已打印成型材料溫度的降溫材料或降溫氣體，還可以是用于使已打印成型材料溫度保持穩(wěn)定的保溫材料。
[0012]優(yōu)選地，所述供料機(jī)構(gòu)包括料盒安裝架和安裝在所述料盒安裝架內(nèi)的至少一個(gè)成型材料盒，所述成型材料盒包括成型材料容納部和出料口，所述成型材料容納部?jī)?nèi)的成型材料通過(guò)所述出料口被提供至所述打印頭，所述成型材料為固態(tài)絲狀成型材料。采用固態(tài)絲狀成型材料更便于材料輸送到打印頭，而且便于運(yùn)輸，用戶操作也更方便。
[0013]優(yōu)選地，所述機(jī)架包括水平設(shè)置的上支架、下支架和豎直設(shè)置的螺桿，所述成型座固定在所述下支架上，所述螺桿支撐在所述下支架上，所述上支架可升降地設(shè)置于所述螺桿；所述上支架上設(shè)有可在上支架確定的平面內(nèi)前后移動(dòng)的第一滑架和第二滑架，所述主打印頭可左右移動(dòng)地設(shè)置于所述第一滑架，所述輔助打印頭可左右移動(dòng)地設(shè)置于所述第二滑架。采用此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，可實(shí)現(xiàn)輔助打印頭與機(jī)架上的主打印頭用同一套傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單也更方便可靠。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型三維打印機(jī)的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型三維打印機(jī)的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種實(shí)施方式，其中的實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行說(shuō)明并在下文中描述。盡管本實(shí)用新型將結(jié)合示例性實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型不限于這些示例性實(shí)施方式。相反，本實(shí)用新型不僅包括這些實(shí)施方式，而且還包括各種變形、改進(jìn)。
[0017]第一實(shí)施例
[0018]如圖1所示，本實(shí)施例的三維打印機(jī)包括機(jī)架、供料機(jī)構(gòu)、成型座1、主打印頭2、輔助打印頭3以及未示出的控制單元，所述機(jī)架包括水平設(shè)置的上支架4、下支架5和豎直設(shè)置的螺桿6，成型座I固定在下支架5上，螺桿6支撐在下支架5上，上支架4可沿螺桿6上下移動(dòng)。所述上支架4上設(shè)有可在上支架4確定的平面內(nèi)前后移動(dòng)的主打印頭滑架7和輔助打印頭滑架8。主打印頭2與輔助打印頭3相互分離，主打印頭2可左右移動(dòng)地設(shè)置于主打印頭滑架7，輔助打印頭3可左右移動(dòng)地設(shè)置于輔助打印頭滑架8。
[0019]所述供料機(jī)構(gòu)包括料盒安裝架9和安裝在料盒安裝架9內(nèi)的成型材料盒10以及成型輔助材料盒15，成型材料盒10包括呈圓形的成型材料容納部(未示出)和位于該成型材料容納部頂部的出料口，成型材料容納部?jī)?nèi)容納有呈固態(tài)絲狀的可熔融成型材料13。成型材料13通過(guò)出料口被提供至主打印頭2，成型材料13在主打印頭2內(nèi)熔融，熔融后的成型材料經(jīng)由主打印頭2的噴嘴14向成型座I逐層噴射。成型輔助材料盒15將成型輔助材料的線材供應(yīng)給輔助打印頭3，輔助打印頭3通過(guò)其噴嘴沿主打印頭2的打印路徑向已打印成型材料噴射可熔融成型輔助材料，其中，所述成型輔助材料是可與已打印成型材料相融合以增強(qiáng)其應(yīng)力的強(qiáng)化材料，或者是用于降低已打印成型材料溫度的降溫材料或降溫氣體，還可以是用于使已打印成型材料溫度保持穩(wěn)定的保溫材料。
[0020]在本實(shí)施例中，成型材料盒10以裝有固態(tài)絲狀成型材料的成型材料盒為例進(jìn)行說(shuō)明，可以理解的是，成型材料也可為粉末狀、液態(tài)等形態(tài)，容納不同形態(tài)成型材料的成型材料盒的結(jié)構(gòu)有所不同。成型輔助材料也可為粉末狀、液態(tài)等形態(tài)，甚至可以為氣態(tài)，例如用于降溫的空氣等?？梢岳斫獾氖?，不同的三維打印機(jī)結(jié)構(gòu)有所不同，以上僅以示例的方式描述打印機(jī)的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型并不僅限于具有上述結(jié)構(gòu)的三維打印機(jī)。
[0021]第二實(shí)施例
[0022]如圖2所示，本實(shí)施例的三維打印機(jī)同樣包括機(jī)架、供料機(jī)構(gòu)、成型座1、主打印頭2、輔助打印頭3以及未示出的控制單元，與第一實(shí)施例的區(qū)別主要在于，本實(shí)施例的輔助打印頭3固定在主打印頭2上。其中，主打印頭2具有噴射可熔融成型材料的噴嘴，輔助打印頭3具有噴射可熔融成型輔助材料的噴嘴。采用此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，可實(shí)現(xiàn)輔助打印頭與機(jī)架上的主打印頭同步移動(dòng)，更方便可靠地噴射成型輔助材料，以保證其成型效果。
[0023]上述實(shí)施例的三維打印機(jī)的打印方法包括以下步驟:
[0024]I)在計(jì)算機(jī)內(nèi)制作或掃描出需要打印的三維實(shí)體的立體模型，并對(duì)所述立體模型進(jìn)行切片分層，得到所需的三維打印數(shù)據(jù)，并將所述三維打印數(shù)據(jù)提供給所述三維打印機(jī)的控制單元；
[0025]2)由控制單元控制三維打印機(jī)的供料機(jī)構(gòu)向主打印頭供應(yīng)成型材料，并根據(jù)所述三維打印數(shù)據(jù)控制主打印頭2向成型座I逐層噴射熔融后的成型材料；
[0026]3)由控制單元控制輔助打印頭3向成型座I上已打印的成型材料噴射成型輔助材料，成型輔助材料可以是可與已打印成型材料相融合以增強(qiáng)其應(yīng)力的強(qiáng)化材料，也可以是用于降低已打印成型材料溫度的降溫材料或降溫氣體，還可以是用于使已打印成型材料溫度保持穩(wěn)定的保溫材料；
[0027]4)所述成型材料持續(xù)地逐層疊加，固化后形成所需的三維實(shí)體11。
[0028]在上述打印方法中，可以將輔助打印頭3可移動(dòng)地安裝在三維打印機(jī)機(jī)架的輔助打印頭滑架8上，也可以將輔助打印頭3固定在主打印頭2上。
[0029]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.三維打印機(jī)，包括機(jī)架、承載三維打印實(shí)體的成型座、可移動(dòng)地安裝在所述機(jī)架上的主打印頭和用于向所述主打印頭供應(yīng)可熔融成型材料的供料機(jī)構(gòu)，所述主打印頭為向所述成型座逐層噴射熔融成型材料的熔融式打印頭，其特征在于，所述三維打印機(jī)還包括有沿所述主打印頭的打印路徑向已打印成型材料噴射成型輔助材料的輔助打印頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)，其特征在于:所述輔助打印頭與所述主打印頭相互分離，并且可移動(dòng)地安裝在所述機(jī)架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)，其特征在于:所述輔助打印頭固定在所述主打印頭上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)，其特征在于:所述成型輔助材料是可與已打印成型材料相融合以增強(qiáng)其應(yīng)力的強(qiáng)化材料，或者是用于降低已打印成型材料溫度的降溫材料或降溫氣體，或者是用于使已打印成型材料溫度保持穩(wěn)定的保溫材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)，其特征在于:所述供料機(jī)構(gòu)包括料盒安裝架和安裝在所述料盒安裝架內(nèi)的至少一個(gè)成型材料盒，所述成型材料盒包括成型材料容納部和出料口，所述成型材料容納部?jī)?nèi)的成型材料通過(guò)所述出料口被提供至所述打印頭，所述成型材料為固態(tài)絲狀成型材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印機(jī)，其特征在于:所述機(jī)架包括水平設(shè)置的上支架、下支架和豎直設(shè)置的螺桿，所述成型座固定在所述下支架上，所述螺桿支撐在所述下支架上，所述上支架可升降地設(shè)置于所述螺桿；所述上支架上設(shè)有可在上支架確定的平面內(nèi)前后移動(dòng)的第一滑架和第二滑架，所述主打印頭可左右移動(dòng)地設(shè)置于所述第一滑架，所述輔助打印頭可左右移動(dòng)地設(shè)置于所述第二滑架。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK204196268SQ201420653731
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】蘇健強(qiáng) 申請(qǐng)人:珠海天威飛馬打印耗材有限公司