[發(fā)明專利]一種3D打印系統(tǒng)及基于其的3D打印方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810442775.2
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN110466147A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊武保
• 申請（專利權(quán)）人: 安世亞太科技股份有限公司
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B29C64/20;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 11498 北京智為時代知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 王加嶺;楊靜<國際申請>=<國際公布>=

本發(fā)明公開了一種3D打印系統(tǒng)，包括材料單元貨架、材料處理單元、材料搬運(yùn)和連接單元、產(chǎn)品成型單元以及工控機(jī)單元，所述材料單元貨架、材料處理單元、材料搬運(yùn)和連接單元、產(chǎn)品成型單元以及工控機(jī)單元之間電連接，其中，所述材料單元貨架中的材料單元是預(yù)制材料單元。本發(fā)明還公開了一種使用所述的3D打印系統(tǒng)進(jìn)行的3D打印方法。本發(fā)明因?yàn)轭A(yù)制材料單元是與當(dāng)前3D打印中的最大成型點(diǎn)相比大得多的體積、具有精密的結(jié)構(gòu)和尺度、并且具有高性能的單一、多元或者復(fù)合材料，由此實(shí)現(xiàn)了所產(chǎn)生的3D打印產(chǎn)品具有高速度、高精度、高性能的特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，特別涉及一種采用預(yù)制材料單元的3D打印系統(tǒng)及基于其的3D打印方法。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)日益受到更大的關(guān)注，并在諸多領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，原因在于，第一，3D打印技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖像處理、立體成像及分解、先進(jìn)材料、精密機(jī)械等多種新技術(shù)的融合，本身有強(qiáng)大的技術(shù)誘惑力；第二，3D打印屬于增材制造，產(chǎn)品制造過程中，不存在材料的舍棄、無用消耗，滿足了當(dāng)前節(jié)能、環(huán)保、高效發(fā)展的趨勢需求；第三，尤其重要的是，3D打印技術(shù)在工業(yè)新品開發(fā)過程中，不再需要昂貴的模具設(shè)計(jì)加工、不再需要長時間的等候才能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，大幅度降低了新品開發(fā)周期；第四，對于澆鑄成型來說，3D打印能夠快速提供高精度成型樹脂砂型。

當(dāng)前的3D打印技術(shù)，無論是樹脂材料3D打印還是金屬或者其它材料3D打印，無論是激光作為熱源，還是電弧或者其它方式作為熱源，無論是厘米尺度3D打印還是米級甚至更大尺度3D打印，其成型過程中，第一、都需要經(jīng)歷一個原材料相變成型的過程，粉體或者絲材，需要熔融然后固化；液態(tài)材料，比如光固化樹脂，是在光的作用下固化，等等。第二、成型過程，是一個點(diǎn)一個點(diǎn)掃描進(jìn)行成型，這樣，如果要提高精度，必然需要每一個成型點(diǎn)都足夠小，才能獲得所需要的精度；但是，成型點(diǎn)越小，意味著同樣體積的產(chǎn)品，需要的成型點(diǎn)就越多，所需要的時間就越長，嚴(yán)重的降低了成型速度，反之亦然。第三、對于光固化面成像3D打印，其最大成型精度可以達(dá)到微米、亞微米級，但是，該分辨率僅僅指表面分辨率而言，在深度方向，因?yàn)橐簯B(tài)光固化樹脂的流動性等原因，其預(yù)制厚度也在約50微米，可以說并不具有真正的微納米分辨率。第四、從性能來說，即使不考慮精度，因?yàn)槌尚瓦^程中存在相變、溫度梯度、材料組分或組織梯度等，不可避免導(dǎo)致最后成型品出現(xiàn)應(yīng)力分布不均、材料內(nèi)部缺陷等不足，嚴(yán)重影響成型品的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種3D打印系統(tǒng)及基于其的3D打印方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的3D打印系統(tǒng)及基于現(xiàn)有技術(shù)中的3D打印系統(tǒng)的3D打印方法，存在成型速率低、成型精度差、產(chǎn)品性能不能滿足高精尖應(yīng)用需求的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種3D打印系統(tǒng)，包括材料單元貨架、材料處理單元、材料搬運(yùn)和連接單元、產(chǎn)品成型單元以及工控機(jī)單元，所述材料單元貨架、材料處理單元、材料搬運(yùn)和連接單元、產(chǎn)品成型單元以及工控機(jī)單元之間電連接，其中，所述材料單元貨架中的材料單元是預(yù)制材料單元。

優(yōu)選地，所述預(yù)制材料單元具有可控立體結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述可控立體結(jié)構(gòu)是球體、正方體、長方體、三角形體、圓柱體或瓦形體中的至少一種。

優(yōu)選地，所述預(yù)制材料單元的空間尺寸范圍是0.1mm至1mm。

優(yōu)選地，所述預(yù)制材料單元使用的材料是單一材料或復(fù)合材料中的至少一種。

優(yōu)選地，所述預(yù)制材料單元由單一立體結(jié)構(gòu)、單一空間尺寸、單一材料組成。

優(yōu)選地，所述預(yù)制材料單元由不同立體結(jié)構(gòu)、不同空間尺寸、不同材料組成。

為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種使用所述的3D打印系統(tǒng)進(jìn)行的3D打印方法，所述方法包括以下步驟：

第一步：對待打印的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字建模，基于預(yù)制材料單元進(jìn)行離散切割；