[發(fā)明專利]一種免裝配的3D打印成形方法以及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310094459.8
• 申請日: 2013-03-24
• 公開（公告）號: CN103128972A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓少卿
• 申請（專利權(quán)）人: 韓少卿
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種免裝配的3D打印成形方法以及裝置，本發(fā)明中的3D打印成形方法可以用于常規(guī)的三維打印技術(shù)，例如粉末粘結(jié)三維打印，光固化三維打印，熔融材料三維打印等。

背景技術(shù)

三維打印快速成形技術(shù)的概念最早是由美國麻省理工學院(MIT)的scansE.M.和cimaMJ.等人于1992年提出的。三維打印是一種基于液滴噴射成形的快速成形技術(shù)，單層打印成形類似于噴墨打印過程，即在數(shù)字信號的激勵下，使打印頭工作腔內(nèi)的液態(tài)材料在瞬間形成液滴(Droplets)或者由射流形成液滴，以一定的頻率速度從噴嘴噴出并噴射到指定位置逐層堆積形成三維實體零件。目前存在多種3D打印技術(shù)，目前常用的技術(shù)包括粘結(jié)材料三維打印、光固化三維打印以及熔融材料三維打印等。以色列的Object公司在三維打印方面做了許多的研究，在此全文引用其如下專利申請（CN100446963B，CN1926470B，CN10144959B，CN101428474B，CN101898423A）。

現(xiàn)有技術(shù)中，對于一個整體實物的打印，是通過分別打印其各個零件，將全部零件打印完畢之后，將零件裝配在一起組成整體實物。但是，使用目前的打印方式，分別打印零部件需要各自的時間，裝配零件也需要時間，并且對于普通的使用者，裝配零件本身也存在困難。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種免裝配3D打印成形方法，包括如下步驟：A）生成多個零件裝配完畢的三維CAD模型；B)根據(jù)三維CAD模型生成一系列層片；C)根據(jù)所分割的一系列層片，沉積給定的復(fù)合材料，固化或硬化所述復(fù)合材料；D)完成前一層層片以后，再沉積給定的復(fù)合材料，固化或硬化接下來的后一層層片；E)完成所有的層片后形成3D復(fù)合模型。由于在生成三維CAD模型時，直接生成了零件裝配完畢的三維CAD模型，這樣在打印時，可以直接將模型整體打印出，而不需要各個打印出零件后再裝配成整體。而且，使用零件裝配完畢的三維CAD模型可以制作一些無法直接裝配零部件的實體。

對于多個零件裝配完畢的三維CAD模型，其存在著實體部分、用于支撐實體部分的支撐部分以及實體部分相互裝配的間隙部分。現(xiàn)有在光固化三維打印中，用于構(gòu)建實體的復(fù)合材料和用于支撐部分的復(fù)合材料不同，使用構(gòu)建實體的復(fù)合材料構(gòu)建實體部分，使用構(gòu)建支撐部分的復(fù)合材料構(gòu)建支撐部分。作為本發(fā)明的另一方面，使用構(gòu)建間隙部分的復(fù)合材料構(gòu)建間隙部分，優(yōu)選地，所述構(gòu)建間隙部分的復(fù)合材料與構(gòu)建支撐部分的復(fù)合材料相同。同時，在模型打印完畢后還包括去除構(gòu)建支撐部分以及裝配間隙的復(fù)合材料的步驟。

現(xiàn)有的光固化三維打印中，支撐結(jié)構(gòu)的去除，可以通過機械力或者使用溶劑溶解等方式去除。但是，對于一些實體部分裝配的間隙部分，例如螺紋連接部分，由于其基本密封，無法使用現(xiàn)有技術(shù)去除間隙部分。這樣，導致最終實體模型中存在兩種材料，從而導致機械性能降低。但是，許多裝配間隙是用于多個零部件互相裝配時使用，如果能夠直接將裝配后的整體打印出來而不用裝配，則可以省略這些裝配間隙。作為本發(fā)明的另一方面，對三維CAD模型進行優(yōu)化，將至少一部分裝配間隙例如（螺紋連接、卡接等的間隙）用實體空間進行填充。這樣，在打印完畢以后，就不用去除該間隙部分，而且也保證了該實體空間的機械性能。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種3D打印成形方法，包括如下步驟：a)生成三維CAD模型；b)根據(jù)三維CAD模型生成一系列層片；c)根據(jù)所分割的一系列層片，沉積給定的復(fù)合材料，固化或硬化所述復(fù)合材料；d)完成前一層層片以后，再沉積給定的復(fù)合材料，固化或硬化接下來的后一層層片；e)完成所有的層片后形成3D復(fù)合模型；其中，所述一系列層片為包括間隙與片段的層片，所述后一層層片的片段填充所述前一層層片的間隙，并且所述后一層層片的片段高于所述前一層層片間隙。通過使用這種方法，通過一個步驟就可以實現(xiàn)填充前一層的間隙與建立后一層片段兩個功能，從而能夠節(jié)約打印時間。

在裝配完畢的三維CAD模型中，可能存在著一些無法用3D打印的零部件，例如彈性零件，如彈簧等。作為本發(fā)明的另一方面，在上述打印成形方法中，還包括打印過程中將無法用3D打印的零部件放置到打印中模型的步驟。例如，在彈性零件的支撐實體3D打印完后，將彈性零件放置在其支撐實體上，再繼續(xù)3D打印。對于處于安裝完畢后處于壓縮狀態(tài)的彈性零件，需要將用于固定彈性零件兩端的實體部件3D打印完畢后再將彈性部件放入其中。