一種多工藝3d打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種多工藝3D打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印(3D printing),即增材制造、快速成型的一種，它是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末、液體、液固混合物、線材、片材等形態(tài)的金屬、高分子、陶瓷、生物材料等，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是精確的實(shí)體復(fù)制、材料無限組合、設(shè)計(jì)空間無限、易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這些特點(diǎn)是傳統(tǒng)制造方法無法企及的。
[0003]3D打印主要包括以下成型技術(shù):選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)是按照界面輪廓信息對(duì)實(shí)心部分粉末進(jìn)行燒結(jié)；選擇性激光熔結(jié)技術(shù)(SLM)是激光束快速熔化粉末材料并獲得連續(xù)的熔道，可以直接獲得幾乎任意形狀、具有完全冶金結(jié)合、高精度的近乎致密金屬零件；三維打印(3DP)技術(shù)是使用標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印技術(shù)，通過將液態(tài)連結(jié)體鋪放在粉末薄層上，來層層疊加構(gòu)造實(shí)體，特點(diǎn)是可打印彩色實(shí)體；熔融沉積成型技術(shù)(FDM)是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，同時(shí)三維噴頭根據(jù)截面輪廓信息，將材料選擇性地涂敷在工作臺(tái)上，快速冷卻后形成一層截面，適合于打印小面積區(qū)域；立體平版印刷技術(shù)(SLA)以光敏樹脂為原料，通過激光按分層截面信息在液態(tài)的光敏樹脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，該方法主要用于復(fù)雜、高精度的精細(xì)工件快速成型；DLP激光成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)比較相似，不過它是使用高分辨率的數(shù)字光處理器(DLP)投影儀來固化液態(tài)光聚合物，由于每層固化時(shí)通過幻燈片似的片狀固化，因此速度比同類型的SLA立體平版印刷技術(shù)速度更快；UV紫外線成型技術(shù)和SLA立體平版印刷技術(shù)也比較相似，不同的是它利用UV紫外線照射液態(tài)光敏樹脂，成型的過程中沒有噪音產(chǎn)生，在同類技術(shù)中成型的精度最高。
[0004]在梯度材料3D打印技術(shù)方面，華南理工大學(xué)楊永強(qiáng)等人專利《一種基于鋪粉加工的梯度功能材料制備裝置》(公開號(hào):CN203863022U)公布了一種基于鋪粉的梯度功能材料的制備及3D打印方法，利用此裝置及方法制備的梯度功能材料無明顯的界面或分層，加工過程中可以在基本水平面和垂直面內(nèi)實(shí)現(xiàn)梯度變化，具有良好的空間聯(lián)系性。
[0005]大多數(shù)物體均具有多材料混合、材料種類形態(tài)繁多等特點(diǎn)，利用現(xiàn)有的單工藝、單材料3D打印工藝方法無法實(shí)現(xiàn)該類物體的整體打印成型。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明的目的在于為用戶提供一種多工藝3D打印方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中的3D打印裝置及方法工藝單一，能完成的打印材料單一，無法實(shí)現(xiàn)多材料混合成型的物體整體打印的缺陷。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
一種多工藝3D打印方法，其中，包括: A、建立待3D打印物體的三維模型；
B、對(duì)所述三維模型進(jìn)行分層處理，得到每層截面的材料組分信息和輪廓信息；
C、根據(jù)區(qū)域面積及區(qū)域內(nèi)待打印材料種類的不同，將每層截面劃分為第一粉末材料區(qū)域、梯度材料區(qū)域和第二材料區(qū)域，并且所述第一粉末材料區(qū)域、所述梯度材料區(qū)域和所述第二材料區(qū)域分別對(duì)應(yīng)選擇鋪粉機(jī)構(gòu)、梯度材料打印機(jī)構(gòu)和微滴噴射打印頭機(jī)構(gòu)作為打印機(jī)構(gòu)；
D、在鋪粉機(jī)構(gòu)、梯度材料打印機(jī)構(gòu)及微滴噴射打印頭機(jī)構(gòu)中，分別按照打印區(qū)域及打印材料種類的不同，將不同種類粉末材料或者液體材料裝入相應(yīng)的料盒；
E、鋪粉機(jī)構(gòu)按照第一粉末材料區(qū)域的輪廓信息，依次將不同種類的粉末材料均勻鋪設(shè)到相應(yīng)的打印區(qū)域，并固化成型；
F、梯度材料打印機(jī)構(gòu)按照梯度材料區(qū)域的輪廓信息，依次將不同種類的粉末材料均勻鋪設(shè)到相應(yīng)的打印區(qū)域，并固化成型；
G、微滴噴射打印頭機(jī)構(gòu)按照第二材料區(qū)域的輪廓信息，依次將材料均勻打印到相應(yīng)的打印區(qū)域；
H、控制打印工作臺(tái)下降一個(gè)打印層的厚度，重復(fù)步驟E—步驟G，層層疊加，直至打完出完整三維實(shí)體。
[0009]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述第一材料區(qū)域?yàn)?區(qū)域面積超出預(yù)定面積值的粉末材料區(qū)域的集合；所述第二材料區(qū)域?yàn)?多個(gè)不同材料種類所處區(qū)域的過渡區(qū)域的集合；所述第二材料區(qū)域?yàn)?區(qū)域面積小于或者等于預(yù)定面積值的粉末材料區(qū)域、以及非粉末區(qū)域的集合。
[0010]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述方法步驟中采用的固化成型方法為:選擇性激光燒結(jié)、選擇性激光熔結(jié)與三維打印中的一種或者幾種。
[0011]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述步驟E中包括:分別采用選擇性激光燒結(jié)方法、選擇性激光熔結(jié)和三維打印的方法對(duì)第一材料區(qū)域的材料進(jìn)行固化成型。
[0012]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述步驟F中包括:采用選擇性激光熔結(jié)方法對(duì)梯度材料區(qū)域進(jìn)行固化成型。
[0013]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述步驟D與E之間中還包括:
DF、控制打印工作臺(tái)下降到第一個(gè)打印層的高度。
[0014]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述鋪粉機(jī)構(gòu)包括:至少一個(gè)支撐材料盒、至少一個(gè)料盒、至少一個(gè)吸粉裝置、至少一個(gè)回收粉裝置以及傳輸機(jī)構(gòu)；
所述第一粉末材料區(qū)域包括:至少一個(gè)粉末種類的粉末材料待打印區(qū)域。
[0015]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述梯度材料打印機(jī)構(gòu)包括:至少兩個(gè)料盒的送粉裝置、材料配比裝置、材料攪拌裝置、打印頭裝置及實(shí)現(xiàn)打印頭裝置三維空間運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
所述梯度材料區(qū)域包括:至少兩個(gè)粉末種類的粉末材料待打印區(qū)域。
[0016]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述微滴噴射打印頭機(jī)構(gòu)包括:多個(gè)打印頭裝置，以及為多個(gè)打印頭裝置傳輸打印材料的供給機(jī)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)打印頭裝置三維空間運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
所述第二材料區(qū)域包括:至少一個(gè)粉末種類的粉末材料、或者至少一個(gè)液體材料、或者至少一個(gè)固態(tài)材料、或者至少一個(gè)固液材料相組合的待打印區(qū)域。
[0017]所述的多工藝3D打印方法，其中，所述步驟F與步驟G同步多軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行。
[0018]有益效果，本發(fā)明提供了一種多工藝3D打印方法，通過對(duì)所述三維模型進(jìn)行分層處理，得到每層截面的材料組分信息和輪廓信息，根據(jù)不同的材料組分信息選擇不同的打印機(jī)構(gòu)，在鋪粉機(jī)構(gòu)、梯度材料打印機(jī)構(gòu)及微滴噴射打印頭機(jī)構(gòu)中，分別按照打印區(qū)域及打印材料種類的不同，將不同種類粉末材料或者液體材料裝入相應(yīng)的料盒，以及依次將材料均勻打印到相應(yīng)的打印區(qū)域；從而實(shí)現(xiàn)了多材料、多工藝的進(jìn)行混合材料、不同種類結(jié)構(gòu)物體的整體打印，本發(fā)明所述的3D打印方法，突破了目前3D打印單工藝、單材均質(zhì)打印的局限性，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的打印，為3D物體的打印提供了便利。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的一種多工藝3D打印方法的步驟流程圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的一種多工藝3D打印方法所實(shí)現(xiàn)裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3a是本明所述打印方法打印完成a區(qū)域后成型腔內(nèi)的狀態(tài)示意圖。
[0022]圖3b是本發(fā)明所述打印方法打印完成b區(qū)域后成型腔內(nèi)的狀態(tài)示意圖。
[0023]圖3c是本發(fā)明所述打印方法打印完成c區(qū)域后成型腔內(nèi)的狀態(tài)示意圖。
[0024]圖3d是本發(fā)明所述打印方法打印完成d區(qū)域后成型腔內(nèi)的狀態(tài)示意圖。
[0025]圖3e是本發(fā)明所述打印方法打印完成梯度區(qū)域后成型腔內(nèi)的狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明提供了一種多工藝3D打印方法，運(yùn)用多種3D打印工藝的同步與分時(shí)混合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)多材料構(gòu)成的實(shí)體、零件及一體化器件的集成快速制造。本