[發明專利]一種3D打印裝置和打印方法

在審

• 申請號: 201711125167.0
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN109774116A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 趙仁潔;劉劍
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B29C64/40;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供了一種3D打印裝置和打印方法，包括數控系統、運動系統、熱源、送料系統、打印平臺以及旋轉系統，所述旋轉系統用于調節所述運動系統、所述熱源、所述送料系統以及所述打印平臺旋轉從而實現待打印零件片層的自支撐。本發明提供的一種3D打印裝置和打印方法的打印質量高。

技術領域

本發明屬于3D打印技術領域，涉及一種3D打印裝置和打印方法。

背景技術

增材制造，即3D打印技術，是一種以數字模型文件為基礎，通過逐層打印金屬、塑料、陶瓷、砂等可粘合材料的方式來成型物體的技術，突破了傳統工藝的加工限制，能夠快速成型具備復雜結構的零件。根據耗材種類及送料方式的不同，3D打印裝置采用的技術類型也不同，包括：光固化成型(Stereo Lithography,SL)、熔融沉積(Fused DepositionModeling)技術、選區激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)技術、電子束熔化(Electron Beam Melting，EBM)技術、電弧送絲增材制造(Wire and Arc AdditiveManufacturing,WAAM)技術，激光近凈成型(Laser Engineered Net Shaping，LENS)等等。

由于3D打印“分層切片，逐層疊加”的成型方式，如果每層耗材沒有被剛性地固定在一個實體平臺上，那么這個零件表面很有可能會在冷卻過程中發生彎曲，這也就意味著需要打印的下一層粉末無法均勻地鋪蓋或噴灑在零件表面。因此即使是用鋪粉的方式來成型，支撐或者基板仍然是必須的。多數塑料或砂型打印裝置可以直接在金屬平臺上擠出沉積，大多數金屬3D打印裝置都會使用一個基準平臺或者基板來成型零件，并且會在成型完成后將零件用機加工或線切割或是相似的方法從基板上切割下來。

現有的3D打印技術在打印零件的時候，當遇到如附圖1中的懸空結構a、負傾角壁b或者空槽結構c等結構的時候，就需要在打印零件切片d的同時打印出如圖2中所示的支撐e，從而使得懸空結構a、負傾角壁b或空槽結構c等能夠正常的打印，但是零件打印完成之后還需要單獨的將這些打印出來的支撐e與零件分離，容易對零件表面的切片d造成損傷，不僅如此打印這些支撐結構還會增大耗材的損耗，去支撐工藝也會耗費大量的時間，此外，在較為復雜的內部孔槽和懸空結構里添加的支撐難以甚至無法去除，打印質量低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種3D打印裝置和打印方法，旨在解決現有技術中對復雜零件3D打印時設置支撐結構增大耗材的損耗、去除支撐花費大量時間甚至引起零件表面損傷的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種3D打印裝置，包括數控系統、運動系統、熱源、送料系統、打印平臺以及旋轉系統，所述旋轉系統用于調節所述運動系統、所述熱源、所述送料系統以及所述打印平臺旋轉從而實現待打印零件片層的自支撐。

本發明進一步設置為，所述旋轉系統調節所述運動系統、所述熱源、所述送料系統以及所述打印平臺同步轉動。

本發明進一步設置為，所述旋轉系統包括旋轉體以及若干個不共線分布于所述旋轉體上的可升降的控制頂頭。

本發明進一步設置為，所述熱源與所述送料系統固定連接，所述熱源與所述送料系統同步運動。

本發明還提供一種3D打印方法，包括以下步驟：

S1，第一層切片固定于打印平臺；

S2，根據第i層切片以及第i+1層切片計算第i+1層切片的懸空尺寸，并判斷所述第i+1層切片是否需要支撐，否則進行S3，是則進行S4，其中i為大于或者等于1的整數；

S3，待第i層切片成形后，將第i+1層切片打印于第i層切片上，打印生成的第i+1層切片形成新的第i層切片，重復S2；

S4，待第i層切片成形后，將打印平臺旋轉，旋轉到第i+1層切片可在第i層切片上進行自支撐的角度，進行S5；