[發明專利]三維打印方法及三維打印機

有效

• 申請號: 201410240387.8
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104014794A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 蘇健強;何永剛
• 申請（專利權）人: 珠海天威飛馬打印耗材有限公司
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B29C67/00
• 代理公司: 珠海智專專利商標代理有限公司 44262
• 代理人: 張中

技術領域

本發明涉及一種快速成型方法及適用于該方法的快速成型裝置，特別涉及一種三維打印方法及適用于該打印方法的三維打印機。

背景技術

三維打印機，是一種基于數字模型，利用粉末狀金屬或塑料等材料，通過逐層打印的方式構造三維物體的設備。其中一種三維打印機是以絲料的形式向打印頭供給成型材料，成型材料在打印頭內以電加熱的方式被加熱至熔融狀態，打印頭將按照三維打印機的控制器產生的打印頭相對載物臺移動的路徑，以逐層的方式打印出三維物體。

公告號為CN1216726C的專利文獻的背景技術中描述了一種以絲料的形式向打印頭供給成型材料的三維打印機，參見圖1，在絲料盒011上纏繞有絲料013，并被安裝在三維打印機絲料盒安裝架的轉軸012上，從而將絲料013提供給三維打印機的打印頭015。在使用過程中，將絲料013從絲料盒011上拉出，使被拉直的絲料通過由摩擦阻力較小的材料制成的導管014，直至將絲料供給到打印頭015上由電機0154驅動的供料輪0152及0153，在供料輪0152及0153的驅動下，絲料013進入加熱熔融室0151，絲料在加熱熔融室0151內經加熱成熔融狀態的成型材料，在后續絲料推力的作用下，從設于加熱熔融室0151下端的打印噴嘴01511擠出并沉積于載物臺上；三維打印機的控制器通過控制打印頭015在水平的X-Y平面內運動，同時控制載物臺在垂直的Z向運動，從而逐層地打印出三維物體；此外，三維打印機的控制器還控制著供料輪0152及0153的轉速。

在打印過程中，為了便于打印三維物體的懸空部分及防止該懸空部分變形，需要在逐層打印三維物體同時逐層打印對該懸空部分的支撐結構；支撐結構可以使用打印三維物體的材料進行打印，支撐結構既可以通過與打印三維物體相同的打印頭進行打印，也可以用獨立的打印頭進行打印，在該打印支撐結構的方法中，支撐結構容易與三維物體粘接，在拆除支撐結構時容易破壞三維物體。

為解決拆除支撐結構時容易破壞三維物體的問題，在公開號為US5503785A的專利文獻中公開了一種方法，該方法在支撐結構與三維物體間打印一層粘接層，該粘接層采用可溶性材料打印，可用的粘接層材料有水溶性蠟、聚環氧乙烷、二醇聚合物、聚烯吡咯烷酮基聚合物、甲基乙烯基醚、馬來酸基聚合物以及可溶于溶劑的丙烯酸酯、硬脂酸類與壬二酸類，支撐結構可以采用與三維物體或粘接層相同的打印材料進行打印，完成三維物體打印后，通過將三維物體與支撐結構一起浸泡于支撐結構可溶于其中的溶液中，達到去除支撐結構的目的。

公布號為CN102421586A的專利文獻公布了一種打印三維物體的方法，該方法采用非極性材料打印三維物體，而采用極性材料打印支撐結構，在完成三維物體的打印后，通過后處理步驟將支撐結構從三維物體去除，該后處理步驟主要是通過將三維物體與支撐結構一起放入極性溶液中浸泡，以從三維物體上去除支撐結構。

在公告號為CN101449295B的專利文獻中公告了一種形成物體的方法，該方法先是噴射第一材料以形成限定支撐結構增量的多個層，和擠出第二材料以形成物體的層，其中，物體的層和支撐結構增量的內部表面大體相符，其中第一材料為溶劑分散材料，第二材料采用熱塑性材料。其支撐結構起到支撐作用的同時，其可以作為填充的高分辨率模具，以達到實現高分辨率的快速制造。在完成物體與支撐結構的打印后，可以通過溶液溶解的方法溶解掉全部或部分支撐結構。

采用三維打印機進行打印，完成一個打印過程需要相當長的打印時間，而其后去除支撐結構過程也需要相當長的時間，導致整個打印周期過長，從而增加打印成本及無法實現快速打印。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種旨在于縮短三維打印的打印周期的三維打印方法。

本發明的另一目的是提供一種適用于上述三維打印方法的三維打印機。

為了實現上述主要目的，本發明提供的三維打印方法包括以下步驟：打印支撐結構及三維物體步驟，通過打印頭將呈熔融狀態的支撐材料按照設定的方案打印支撐結構；通過打印頭將呈熔融狀態的成型材料按照設定的方案打印三維物體；去除支撐結構步驟，在打印支撐結構及三維物體步驟中，當打印頭與載物臺的平面沿垂直于載物臺平面方向上的距離達到設定值時，其中載物臺的平面為載物臺與三維物體的接觸平面，用能溶解支撐材料而不溶解成型材料的溶液對距打印面超出設定值以下的支撐結構與三維物體超聲波清洗。