[發明專利]一種3D快速成型打印系統及方法

有效

• 申請號: 201310262450.3
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103350508A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 林嵐;田全
• 申請（專利權）人: 林嵐;田全
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 徐淑東

技術領域

?本發明涉及快速原型制造領域，特別涉及一種3D快速成型打印系統及方法，實現了對任意電腦端3D模型的快速、無縫制造。

背景技術

3D打印機，英文“3D?Printers”，3D?打印這個名稱是近年來該產品針對民用市場而出現的一個新詞，是通俗叫法，其實在專業領域它有其它學術名稱“快速成形技術”(及“快速原型制造技術”、“增量制造技術”、“增材制造技術”)。

?快速成形技術(又稱快速原型制造技術?Rapid?Prototyping?Manufacturing，簡稱RPM)，誕生于20世紀80年代后期，是基于材料堆積法的一種高新制造技術，是一種不再需要傳統的刀具、夾具和機床就可以打造出任意形狀，根據零件或物體的三維模型數據，通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的技術，被認為是近20年來制造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數控技術、材料科學、激光技術于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。

3D打印機的原理：3D?打印機可以根據零件的形狀，每次制做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然后再把它們逐層粘結起來，就得到了所需制造的立體的零件。每個截面數據相當于醫學上的一張CT?像片；整個制造過程可以比喻為一個積分的過程。當然，整個過程是在電腦的控制下，由3D打印機系統自動完成的。

目前的打印機技術中，控制打印機X，Y，Z方向運動的步進電機只有控制信號，無法保證步進電機運動的位置精度，因此在打印過程中，某個打印層容易產生位置錯誤，導致3D模型尺寸不夠精準，并且3D模型和打印底板容易產生相對運動，從而引起打印錯誤。

發明內容

本發明的目的是：為了解決上述現有技術中的技術問題，提供一種3D快速成型打印系統及方法，本發明采用“增量制造”的方法，即在打印底板上逐層建立模型，實現了快速制造，可以完成任意模型的加工。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種3D快速成型打印系統，包括：安裝有控制單元的PC端、擠出機1、具有加熱功能的打印底板2、控制打印底板2運動的伺服電機、運動控制單元3；所述擠出機1位于機體工作區頂部打印底板2上方；所述伺服電機與打印底板2位于機體工作區底部擠出機1下方；所述運動控制單元3為嵌入式芯片組，芯片內包含執行控制任務的任務模塊，所述運動控制單元位于機體工作區下方的芯片組插槽內；所述擠出機1、伺服電機、打印底板2分別與運動控制單元3電連接，所述運動控制單元3與PC端電連接。

其中，所述控制單元包括：用于顯示3D模型的顯示模塊、用于3D模型切片的逐層切片模塊、用于存儲切片數據的存儲模塊、用于將切片數據轉換成目標代碼的目標代碼轉換模塊；所述顯示模塊通過導入或者打開方式在該模塊內顯示3D模型；逐層切片模塊按照用戶設定的層厚度，對3D模型進行從下到上的逐層切片，即在Z方向將整個模型分割成厚度相同的切片數據；然后將每一個切片數據獨立地存儲在存儲模塊中，目標代碼轉換模塊將每層切片數據從存儲模塊取出，分解成逐個目標點的空閑位置坐標的信息，采用最短路徑算法將這些空間坐標進行連接，獲得完整的閉環路徑，最后將路徑轉換成控制3D快速成型打印系統運動的目標代碼。

其中，所述擠出機1用于將打印原料加熱并通過擠壓的方式輸出，包括：進料孔9、容納定量原料的加熱腔體8、打印噴頭12、電機、測溫控制器13；所述電機和加熱腔體8位于機體內部，所述加熱腔體8一端連接擠出機上端的進料孔9，另一端連接擠出機下端的打印噴頭12；所述測溫控制器13設置在加熱腔體8附近。

其中，所述電機包括進料電機10、原料供給電機11，所述進料電機10安裝在進料孔9附近控制原料的輸送，所述原料供給電機11安裝在打印噴頭12附近控制原料的輸出速率。

其中，所述伺服電機包括：?X向伺服電機4、Y向伺服電機5、Z向伺服電機6，上述三者分別控制打印底板2的X、Y、Z方向的運動。