[實用新型]一種帶鉚釘孔陣列的3D打印底板

有效

• 申請號: 201720146042.5
• 申請日: 2017-02-18
• 公開（公告）號: CN206796561U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 黃宇剛;劉躍軍;羅翔;陳施琦;陳聰
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: B29C64/245
• 分類號: B29C64/245;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及材料成型加工領域，尤其是高分子材料的熔融沉積成型裝置。

背景技術

熔融沉積成型(Fused deposition modeling,FDM)是一種廣泛應用的3D打印技術。在這一增材制造技術中，條狀塑料原料被加熱熔化以熔體的形式堆積粘附在預定的打印位置，打印制品最終由熔體逐條逐層堆積粘結成型。

目前，FDM打印制品在成型加工過程中的翹曲現象較為顯著，制品尺寸越大、翹曲越明顯，翹曲的制品甚至會干涉到3D打印機噴嘴的移動造成打印無法繼續進行，使得FDM技術在大尺寸零件快速成型的應用中困難重重，阻礙了3D打印技術的推廣運用。

FDM成型過程的翹曲現象，直觀原因是3D打印機的打印底板與制品底面之間的粘接力不夠。為此，技術人員提供了在打印底板上鋪設耐高溫塑料膜、提高打印底板的加熱溫度等解決方案。然而，這些措施對3D打印制品的翹曲抑制效果有限，并且可靠性不高。

發明內容

為了抑制3D打印制品在FDM成型過程中的翹曲變形，本實用新型在3D打印機底板上增設鉚釘孔陣列，借助這種帶鉚釘孔陣列的打印底板，通過3D打印機本身的打印成型能力在鉚釘孔中實時在線打印生成制品底部的鉚釘，提高3D打印制品在打印底板上的附著強度，從而減小3D打印產品的翹曲變形。

本實用新型的目標是通過如下技術方案來實現的。

提供一種3D打印底板，主要適用于熔融沉積成型3D打印機，它承接打印噴嘴擠出的物料流體，是最終產品的支撐平臺，其基本形狀為矩形的平板，其特征在于：

a)所述的平板上設置有鉚釘孔，鉚釘孔由小孔和大孔串接而成，小孔直徑為0.5～1mm、長度為0.2～0.4mm，大孔主體直徑2～3mm，鉚釘孔的軸線垂直于平板平面；

b)鉚釘孔的數量眾多，呈陣列排列在平板上，鉚釘孔陣列布滿整個平板。

利用本實用新型提供的3D打印底板，可以提高3D打印制品在打印底板上的附著力，有效降低3D打印產品的翹曲變形。

附圖說明

圖1為本實用新型的3D打印底板的俯視圖，圖2為這種底板的正視圖，圖3為這種底板的局部放大圖。

具體實施方式

以下結合附圖詳細描述本實用新型的具體實施方式。

一種3D打印底板，適用于熔融沉積成型3D打印機，整體上來看它是矩形的平板，厚度為2～4mm，其特征在于：

a)所述的平板上設置有鉚釘孔，鉚釘孔由小孔和大孔串接而成，小孔直徑即為鉚釘桿直徑0.5～1mm、長度為0.2～0.4mm，大孔主體直徑2～3mm，大孔用于容納鉚釘頭，鉚釘孔的軸線垂直于平板平面；

b)鉚釘孔的數量眾多，呈陣列排列在平板上，鉚釘孔陣列布滿整個平板。

使用上述打印底板進行熔融沉積成型加工時，在打印制品第一層(底面層)的過程中，在打印底板的鉚釘孔處實時地打印出鉚釘，通過打印的鉚釘將制品的底部與打印底板鉚接在一起，增強3D打印制品與打印底板的結合力，抑制打印翹曲變形。

鉚釘孔的小孔是條狀打印物料從噴嘴擠出后進入大孔形成鉚釘頭的流動通道，所以小孔的孔徑不宜小于噴嘴孔徑。然而，加大小孔的孔徑后自打印鉚釘桿的直徑就會相應增大，制品打印完成后去除鉚釘時所需作用力也會增大。如果鉚釘孔徑過大，去除鉚釘后在打印制品底面留下的痕跡將變得不可忽視，影響制品表面質量。為便于自打印鉚釘的成型與去除，鉚釘孔的小孔直徑即鉚釘桿直徑取為0.5～1mm。

較短的鉚釘孔小孔長度形成了鉚釘的細頸結構，能夠引發一定的應力集中，為將自打印的鉚釘從制品底面折斷剝離構造了有利條件。小孔長度越短自打印鉚釘的剝離去除越輕松，因而小孔長度取較小值0.2～0.4mm。

為了適應在打印底板上成型制品的各種形狀需求，鉚釘孔以陣列的形式布滿整個底板。為了與打印底板的整體外形相適應、鉚釘孔陣列呈矩形排布。陣列中鉚釘孔之間的間距為10mm。孔太過密集，3D打印制品底面表觀質量受影響。孔太稀疏，在需要鉚釘抑制翹曲變形的位置因為沒有鉚釘孔不能打印生成鉚釘，將使得打印底板對變形的約束作用得不到充分發揮。

當然，打印底板不僅可以是矩形平板、還可以是圓形平板，通常是與3D打印機的底座形式相匹配。此外，打印底板的厚度、孔徑的大小、孔的長短，也應該是依據成型制品與3D打印機的實際情況進行微調的。