本發(fā)明涉及3D打印技術領域,尤其涉及一種具有三維圖形反饋系統(tǒng)的3D打印機的打印方法。
背景技術:3D打印是一種快速成型技術,也叫增材制造技術。相比傳統(tǒng)制造技術,它的優(yōu)勢在于能實現設計制造一體化、降低制造費用和縮短加工周期等,逐漸被應用于生物醫(yī)療、工業(yè)設計、航空航天和文化創(chuàng)意等領域。迄今為止,國內外已經成功開發(fā)了熔融沉積式(FDM)、激光燒結(SLS)、光固化(SLA)、三維印刷(DLP)和三維激光內雕等多種快速成型方法,其中FDM是應用最廣泛的技術之一。熔融沉積式3D打印的基本原理是將計算機設計輸出的三維模型分解成若干層平面切片,在打印機軟件中生成每層的模型成型路徑和必要的支撐路徑,然后由打印機噴頭將材料融化噴出,并按切片圖形逐層疊加,最終堆積成完整的物體?,F有的熔融沉積式3D打印技術存在兩個問題:(1)成型精度較差:現有技術中模型切片和打印兩道工序是開環(huán)串聯的關系,打印過程無法對打印效果進行反饋和控制,盲目打印出不合格產品;(2)打印效率低:一方面,每樣工件都需要從零打印,大大增加了打印時長;另一方面,系統(tǒng)故障或打印失敗產生的半成品無法再利用,工程師只能調整模型和參數,重頭打印,耗費調試工時和材料。
技術實現要素:為克服現有技術中的上述問題,本發(fā)明提供了一種具有三維圖形反饋系統(tǒng)的3D打印機的打印方法,通過對半成品進行3D掃描和反饋,提高3D打印成型精度以及打印效率。為了實現上述目的,本發(fā)明采用的技術方案如下:具有三維圖形反饋系統(tǒng)的3D打印機的打印方法,所述的3D打印機包括機架、打印平臺、打印噴頭、物料箱、送料裝置、驅動裝置、控制系統(tǒng)、以及計算機,還包括安裝在所述驅動裝置外側的支架,以及設置在支架上、用于掃描打印物件的3D掃描儀;所述3D掃描儀同時與控制系統(tǒng)和計算機連接,控制系統(tǒng)安裝在支架的下方;所述驅動裝置包括安裝在打印平臺左右兩側的Y向直線運動模組,安裝在打印平臺前后兩側、用于固定兩根Y向直線運動模組的水平支撐桿,安裝在兩個Y向直線運動模組之間、并推動打印平臺X向移動的絲杠,安裝在兩個Y向直線運動模組滑塊上的Z向直線運動模組,安裝在兩個Z向直線運動模組滑塊之間的X向直線運動模組,以及與各向直線運動模組連接的步進電機;所述送料裝位于打印噴頭的上方,且與打印噴頭一體安裝在X向直線運動模組的滑塊上;所述的打印方法則包括以下步驟:(1)三維模型輸入:輸入待打印產品的三維模型文件;(2)三維模型處理:利用計算機對三維模型進行切片處理,生成三維模型的切片文件,并傳送至控制系統(tǒng);(3)打印機初始化:控制系統(tǒng)收到切片文件和打印指示后,驅動裝置對打印平臺和打印噴頭的位置進行初始化,并啟動打印噴頭上的加熱器和送料裝置,打印噴頭出料正常后進入打印模式;(4)開始打印:3D打印機從第一層開始打印,控制系統(tǒng)逐層讀取切片文件后將當前層的打印路徑和參數發(fā)送至驅動裝置和打印噴頭,打印噴頭在設定位置中逐層打印實物;(5)掃描產品輪廓:根據切片文件的設置,打印到指定進度后,控制系統(tǒng)接收到掃描指令,暫停打印,調用3D掃描儀對已打印部分進行掃描,掃描的數據傳輸至計算機,由計算機處理得到已打印部分的三維輪廓B;(6)3D圖形運算:計算機將已打印部分的三維輪廓B與目標產品的三維模型A進行對比,通過布爾運算得尚未打印部分C和多打印部分D的幾何形狀和體積;(7)判斷與決策:尚未打印部分C、多打印部分D與目標產品三維模型A的體積比分別為E、F,將E、F與閾值G進行比較:如果F大于G,則執(zhí)行步驟(8);否則,執(zhí)行步驟(9);(8)計算機判定已打印部分與目標產品的偏差超出設定范圍,暫停打印,并提示產品需要人工處理;人工處理后返回步驟(5);(9)如果E和F均小于G,則計算機判定產品打印完成,且符合目標要求,結束打印并輸出最終產品;否則,執(zhí)行步驟(10);(10)計算機判定產品打印未完成,且已打印部分符合設定要求,繼續(xù)打印尚未打印部分C,執(zhí)行步驟(11);(11)控制系統(tǒng)繼續(xù)讀取切片文件,逐層打印,并繼續(xù)按照步驟(5)~(9)所述的方式進行循環(huán),直至完成打印,并輸出最終產品。優(yōu)選地,所述3D掃描儀的高度小于打印噴頭Z向移動的最大高度。具體地,所述步驟(1)中,待打印產品的三維模型文件可以直接輸入到計算機中,也可以在計算機上用繪圖軟件直接建立三維模型,并轉換成stl格式的...