一種3d打印機(jī)及使用3d打印機(jī)打印物體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種3D打印機(jī)及使用3D打印機(jī)打印物體的方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]3D打印是快速成型技術(shù)的一種，是一種以數(shù)字文件為基礎(chǔ)，使用可固化材料，通過逐層打印的方式來制造產(chǎn)品的技術(shù)。與傳統(tǒng)制造業(yè)采用的減材制造技術(shù)不同，3D打印是一種增材制造技術(shù)，通過一層層材料的疊加形成最終的產(chǎn)品。
[0004]目前，常用的3D打印技術(shù)包括恪融沉積成型技術(shù)(Fused Deposit1n Modeling，F(xiàn)DM)、光固化立體成型技術(shù)(Stereo Lithography, SLA)、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SelectiveLaser Sintering，SLS)以及三維打印技術(shù)(3D Printing，3DP)等。
[0005]FDM打印機(jī)是斯科特.克倫普于上世紀(jì)80年代發(fā)明的，這類打印機(jī)通過打印頭打印出某種軟質(zhì)的材料，這類材料包括熱塑性的材料以及一些生物類來源的材料，可以打印塑料制件、食物、生物材料等。此類打印機(jī)較難打印多種材料，并且打印精度較差。
[0006]SLA打印機(jī)是最早商用的打印機(jī)之一，這類打印機(jī)利用紫外光固化光敏樹脂形成打印層，打印完一層后支撐平臺(tái)向下(或者向上)移動(dòng)一定距離讓光敏樹脂層重新覆蓋在前一層打印面上，然后繼續(xù)進(jìn)行固化。由于支撐平臺(tái)在裝光敏樹脂的容器中，所以使用此類打印機(jī)一次只能打印一種材料。
[0007]SLS技術(shù)與SLA技術(shù)比較類似，但使用的原料為粉末，通過激光加熱融合形成打印層。SLS打印機(jī)的打印精度較差，打印某些材料時(shí)需要保護(hù)氣體，打印完成后一般需要一定時(shí)間的冷卻。
[0008]3DP技術(shù)是通過打印頭將粘合劑或者某種膠擠出到原材料粉末上，從而實(shí)現(xiàn)一層層打印的效果。3DP技術(shù)能實(shí)現(xiàn)彩色打印，并且能使用多種原材料，但其制作的產(chǎn)品一般表面較為粗糙，精度相對(duì)較差。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的之一是提供一種打印精度容易調(diào)節(jié)和提高的3D打印機(jī)和用3D打印機(jī)打印物體的方法。
[0011]本發(fā)明公開的技術(shù)方案包括:
提供了一種用3D打印機(jī)打印物體的方法，包括:獲取所述物體的多個(gè)切面圖，所述多個(gè)切面圖通過沿著所述物體的打印方向?qū)⑺鑫矬w的三維模型切片而獲得，并且所述多個(gè)切面圖相互平行；將打印材料溶解或者分散于溶劑中，獲得打印溶液或者打印漿料；將所述打印溶液或者打印漿料加入3D打印機(jī)的儲(chǔ)液裝置中；依次使所述3D打印機(jī)的噴頭位于多個(gè)打印平面中，其中每個(gè)打印平面平行于支撐平臺(tái)，并且所述多個(gè)打印平面依次與所述多個(gè)切面圖一一對(duì)應(yīng)；其中在每個(gè)打印平面中，使所述噴頭相對(duì)于支撐平臺(tái)在該打印平面內(nèi)按照與該打印平面對(duì)應(yīng)的切面圖移動(dòng)并且同時(shí)使所述打印溶液或者打印漿料從所述噴頭中擠出，從而打印出與該打印平面對(duì)應(yīng)的切面圖的圖形，并加熱所述圖形使所述圖形固化。
[0012]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述打印材料包括聚合物材料、陶瓷粉末、銀漿和碳材料中的一種或者多種。
[0013]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述溶劑包括N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲苯、丙酮和乙醇中的一種或者多種。
[0014]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述打印溶液中打印材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%至30%，所述打印漿料中打印材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%至80%。
[0015]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，完成了所述打印平面的打印之后，還包括:加熱打印出的物體以去除物體中殘留的溶劑。
[0016]本發(fā)明的實(shí)施例中還提供了一種3D打印機(jī)，包括:控制器；儲(chǔ)液裝置，所述儲(chǔ)液裝置用于容納打印溶液或者打印漿料；噴頭，所述噴頭與所述儲(chǔ)液裝置連通；支撐平臺(tái)，所述支撐平臺(tái)用于支撐打印出的物體；位置電機(jī)，所述位置電機(jī)通過第一傳動(dòng)系統(tǒng)連接到所述噴頭或者所述支撐平臺(tái)，使所述噴頭相對(duì)于所述支撐平臺(tái)運(yùn)動(dòng)；擠出電機(jī)，所述擠出電機(jī)通過第二傳動(dòng)系統(tǒng)連接到所述噴頭或者所述儲(chǔ)液裝置，并且驅(qū)動(dòng)所述打印溶液或者打印漿料從所述噴頭擠出；加熱裝置；其中，所述控制器用于:獲取所述物體的多個(gè)切面圖，所述多個(gè)切面圖通過沿著所述物體的打印方向?qū)⑺鑫矬w的三維模型切片而獲得，并且所述多個(gè)切面圖相互平行；控制所述位置電機(jī)依次使所述噴頭相對(duì)于所述支撐平臺(tái)位于多個(gè)打印平面中，其中每個(gè)打印平面平行于所述支撐平臺(tái)，并且所述多個(gè)打印平面依次與所述多個(gè)切面圖一一對(duì)應(yīng)；其中在每個(gè)打印平面中，控制所述位置電機(jī)使所述噴頭相對(duì)于支撐平臺(tái)在該打印平面內(nèi)按照與該打印平面對(duì)應(yīng)的切面圖移動(dòng)并且同時(shí)控制所述擠出電機(jī)使所述打印溶液或者打印漿料從所述噴頭中擠出，從而打印出與該打印平面對(duì)應(yīng)的切面圖的圖形，并控制所述加熱裝置加熱所述圖形使所述圖形固化。
[0017]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述打印材料包括聚合物材料、陶瓷粉末、銀漿和碳材料中的一種或者多種。
[0018]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述溶劑包括N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲苯、丙酮和乙醇中的一種或者多種。
[0019]本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述打印溶液中打印材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%至30%，所述打印漿料中打印材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%至80%。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施例中，將打印材料配制成打印溶液或者打印漿料，通過打印溶液或者打印漿料進(jìn)行3D打印，可通過調(diào)整打印溶液或者打印漿料的濃度、噴頭孔徑、擠出電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度、位置電機(jī)平面移動(dòng)速度等因素而容易地調(diào)節(jié)和提高打印精度，打印精度可以提高到微米量級(jí)。而且，所需打印溶液或者打印漿料可自行配制，易于獲得，大大擴(kuò)展了打印材料的種類范疇。
[0021]
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的使用3D打印機(jī)打印物體的方法的流程示意圖。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例的3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)以及使用3D打印機(jī)打印物體的方法的具體步驟。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，一種3D打印機(jī)100可以包括控制器101、擠出電機(jī)102、儲(chǔ)液裝置103、噴頭105、位置電機(jī)106、支撐平臺(tái)107和加熱裝置108。
[0027]儲(chǔ)液裝置103用于容納打印溶液或者打印漿料。在使用該3D打印機(jī)打印物體時(shí)，配制好的打印溶液或者打印漿料(下文中詳述)將加入該儲(chǔ)液裝置103中。噴頭105連接到該儲(chǔ)液裝置103，即與儲(chǔ)液裝置103連通，使得儲(chǔ)液裝置103中容納的打印溶液或者打印漿料能夠通過噴頭105擠出。
[0028]支撐平臺(tái)107用于在其上執(zhí)行3D打印物體的操作，并且打印出的物體支撐于該支撐平臺(tái)107上。位置電機(jī)106可以通過第一傳動(dòng)系統(tǒng)連接到噴頭105上(例如，如圖1中示意性所示)或者連接到支撐平臺(tái)107上(圖中未示出)，從而通過該第一傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)噴頭105相對(duì)于支撐平臺(tái)107運(yùn)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)支撐平臺(tái)107相對(duì)于噴頭105運(yùn)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)噴頭105和支撐平臺(tái)107在不同的方向上同時(shí)運(yùn)動(dòng)，即使得噴頭105與支撐平臺(tái)107之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本文中，將驅(qū)動(dòng)噴頭105相對(duì)于支撐平臺(tái)107運(yùn)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)支撐平臺(tái)107相對(duì)于噴頭105運(yùn)動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)噴頭105和支撐平臺(tái)107在不同的方向上同時(shí)運(yùn)動(dòng)這三種情況統(tǒng)一稱之為使噴頭105相對(duì)于支撐平臺(tái)運(yùn)動(dòng)107。S卩，本文中，當(dāng)說明噴頭相對(duì)于支撐平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，是指這二者之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但不限于噴頭運(yùn)動(dòng)而支撐平臺(tái)靜止，而是只要二者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)即可。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施例中，這里位置電機(jī)106驅(qū)動(dòng)噴頭105或者支撐平臺(tái)107的第一傳動(dòng)系統(tǒng)可以是任何適合的結(jié)構(gòu)，例如可以使用本領(lǐng)域中常用的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在此不再詳述。
[0030]擠出電機(jī)102通過第二傳動(dòng)系統(tǒng)連接到噴頭105或者儲(chǔ)液裝置103，并且可以驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)液裝置103中的打