[發明專利]3D打印方法及3D打印系統

有效

• 申請號: 201410142105.0
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103921443B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 謝紅軍;洪葉
• 申請（專利權）人: 蘇州銳發打印技術有限公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00;B22F3/105
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種3D實物打印成型技術，具體涉及一種實現快速打印的3D打印方法，以及相應的3D打印系統。

背景技術

3D打印技術是一種快速成型技術，它以數字模型文件為基礎，利用粉末狀金屬、塑料樹脂等材料，采用粘結劑粘合、光固化等方法，通過逐層打印的方式來構造物體。其中，常用的幾種打印方法有：通過打印頭向鋪設的粉末材料層噴射粘合劑粘合成型；對光固化樹脂采用UV光照射的光固化成型；對金屬粉末的激光燒結；對熱塑性粉末的激光燒結或熱燒結等。

這些方法通常都需要采用打印頭逐層打印實現。首先通過計算機建模軟件建模，再將生成的三維模型切片，生成逐層的截面信息，打印機讀取文件中的截面信息，用液體狀、粉末狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，各層截面間以各種方式粘合起來，形成一個實體。

現有技術中，上述切片生成的截面信息是平面信息，在同一層中，打印頭采用直線掃描方式掃描整個打印區域，如附圖1所示，打印頭直線運動，完成一個方向的打印運動后，在打印區域外進行轉向，再打印相鄰的區域，經多次轉向掃描后完成整個區域的打印。這種方式打印每一層打印頭需要多次來回掃描，掃描回頭加速和減速浪費時間，并且，為避免打印頭運動區間發生干涉，只能安裝少數噴頭，因此，打印速度很慢；另外，這種方式只能一層一層打印，在同一位置處從打印一層至打印下一層的時間間隔長，導致采用部分成型方式時，層間結合力受到影響。

為加快打印速度，對噴射方式的打印，考慮增加墨滴體積和打印層厚，結果是造成打印物體的精度和分辨率下降；而受墨滴發射頻率的限制，難以提高掃描速度。此外，可以考慮拼接多個打印頭來增加單次掃描的打印寬度，但仍然受打印區域寬度的限制。

另一種考慮是，將掃描方式由直線掃描方式改為圓形掃描方式，從而使打印頭相對于打印區域單方向運動，節省打印頭轉向掃描過程中的加速和減速浪費的時間。這種方式對打印速度的提高有所幫助，但是，其本質上仍是平面逐層成型方式，未能解決在同一位置處從打印一層至打印下一層的時間間隔長，層間結合力受到影響的問題。

因此，有必要對打印方法進行改進，改變現有技術中平面逐層成型的方式，以提高打印速度并解決層間結合力問題。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種3D打印方法，在不改變現有成型方法的前提下，提高打印的速度以及層間結合力；本發明的另一發明目的是提供一種實現上述打印方法的3D打印系統。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種3D打印方法，獲取物體的打印數據信息，根據所述打印數據信息控制打印材料逐層成型，實現打印，提供一圓形打印平臺用于承載打印物體，所述圓形打印平臺具有驅動打印平臺繞圓心旋轉軸旋轉的旋轉驅動機構和驅動打印平臺沿平行于旋轉軸方向升降的升降驅動機構；在所述圓形打印平臺上方設置有多個打印頭，每個打印頭上設有沿圓形徑向布置的多個噴頭；設置一同步控制機構，打印時，所述同步控制機構控制所述旋轉驅動機構轉動，并控制升降驅動機構同步下降，使得成型的打印層在整個圓形打印平臺上構成螺旋狀；所述打印數據信息的切片數據在物體中的位置和形狀與打印物體的螺旋層狀一致。

上述技術方案中，控制打印材料成型的方法是現有技術，例如，采用粉床鋪粉結合粘結劑噴射成型，則打印頭中的噴頭為噴墨打印頭；采用激光聚焦固化成型，則打印頭中的每個噴頭為一個激光出射頭。根據旋轉和升降的同步驅動機制，以及打印件的定位，可以得知螺旋層狀的具體位置和形狀，由此從物體的3D數據文件中獲得相應的打印數據。由于打印頭的位置分布和圓形打印平臺的連續旋轉，多個打印頭可同時打印各自相應的區域，同一打印物體在轉動過程中依次經過不同的打印頭，下一個打印頭相應打印前一個打印頭打印層的上面一層，由此，圓形打印平臺轉動一圈，可實現多層打印，從而加快打印速度。

優選的技術方案，設有N個打印頭，N為2～10的整數，各打印頭相對圓形打印平臺周向均勻布置，每個打印頭打印的單層厚度為t，當圓形打印平臺的旋轉角度為θ時打印平臺的同步升降高度為h，則同步控制時，滿足h=N×t×θ/360。

所述同步控制機構根據控制指令使所述旋轉驅動機構和升降驅動機構同步運動，或者不同步運動；當打印結束時，同步控制機構單獨控制升降驅動機構運動，使打印頭遠離圓形打印平臺。從而方便打印頭清洗和封閉。

為實現上述打印方法，本發明提供一種3D打印系統，包括：

一圓形打印平臺，所述圓形打印平臺具有驅動打印平臺繞圓心旋轉軸旋轉的旋轉驅動機構和驅動打印平臺沿旋轉軸平行方向升降的升降驅動機構；