[發明專利]基于激光切除的3D打印機斷點續打系統及其斷點續打方法

有效

• 申請號: 201910311119.3
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN109940876B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 張春蕊;鞠錦勇;許家寶;張志剛
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 寇俊波

本發明涉及基于激光切除的3D打印機斷點續打系統及其斷點續打方法，包括裝料盤、送絲機構、長度計數器、出絲噴頭、打印平臺、激光頭、激光器、用于控制激光器的激光電源控制器、打印機架；所述打印機架上還包括用于控制出絲噴頭、激光頭運動和工作的驅動控制組件。本發明一方面利用長度計數器對熔融沉積型3D打印機進行實時檢測，保證了能夠隨時檢測打印過程是否正常；另一方面，通過引入激光加工模塊，利用激光加工時間短，冷卻速度快，熱影響區小的特點，對熔融沉積型3D打印機斷點層進行加工處理，實現了斷點層的完全初始化，保證了打印模型的完整性，有效提高打印效率和材料利用率。

技術領域

本發明涉及快速成型技術和激光加工技術領域，具體為基于激光切除的3D打印機斷點續打系統及其斷點續打方法。

背景技術

隨著3D打印技術的發展，熔融沉積型的3D打印機越來越成熟，打印精度和打印質量越來越高。然而受成型原理和打印過程參數控制的影響，打印速度相對較慢。同時，熔融沉積型3D打印精度越高，打印機出絲噴頭的直徑也會相對較小，如果在加工過程中噴頭散熱不及時，或者因加工時間太長導致噴頭出現堵塞等故障，會直接導致打印中斷。現階段，處理的方式主要是通過改善3D打印機工作環境、降低溫度，加快散熱過程，盡量避免噴頭出現故障。

但是，由于熔融沉積型3D打印機受成型原理限制，打印速度本來就比較慢，在實際操作過程中噴頭堵塞時有發生，如果因噴頭堵塞造成模型無法繼續打印，不僅增加制造時間，還會造成材料和人工等成本的浪費。此外，如果對未完成打印的模型重新進行打印，由于在3D打印過程中，從人眼發現噴頭故障到手動停止設備運行總存在時間間隔(t_i到t_i+1)，在這段時間差內，打印程序已執行一部分，而這部分并沒有完成打印，因此清除噴頭故障后，打印程序繼續進行很難保證打印模型的完整性。如中國專利CN105946227B“一種帶定層續打功能的3D打印機及打印方法”，該方法雖然可以實現續打功能，但是續打定位還是受控制單元的精度影響。因此，續打后的模型相對原始模型還是會有一定的誤差。

發明內容

為了解決上述背景技術中所提到的問題，本發明提出了基于激光切除的3D打印機斷點續打系統以及斷點續打方法。本發明在3D打印設備中引入激光加工模塊，實現斷點層的完全去除初始化，有效提高續打加工精度。

本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

基于激光切除的3D打印機斷點續打系統，包括裝料盤、送絲機構、長度計數器、出絲噴頭、打印平臺、激光頭、激光器、用于控制激光器的激光電源控制器、打印機架；打印平臺用于盛放打印模型。

所述打印機架上還包括用于控制出絲噴頭、激光頭運動和工作的驅動控制組件。

作為本發明的進一步改進，所述驅動控制組件包括用于控制出絲噴頭的出絲控制組件、用于控制激光頭的激光控制組件、以及控制器和向控制器輸入控制指令的控制判斷模塊，所述激光電源控制器與控制器連接。

作為本發明的進一步改進，所述出絲控制組件包括噴頭出絲長度計算模塊、用于驅動出絲噴頭運動的交流伺服電機組Ⅰ、用于控制交流伺服電機組Ⅰ的電機控制器Ⅰ，所述電機控制器Ⅰ與控制器連接。

作為本發明的進一步改進，所述交流伺服電機組Ⅰ實現出絲噴頭的三維空間運動。

作為本發明的進一步改進，所述激光控制組件包括用于驅動激光頭運動的交流伺服電機組Ⅱ、用于控制交流伺服電機組Ⅱ的電機控制器Ⅱ，所述電機控制器Ⅱ與控制器連接。

作為本發明的進一步改進，所述述交流伺服電機組Ⅱ實現激光頭的三維空間運動。

基于激光切除的3D打印機斷點續打方法，包括以下步驟：

步驟一：根據實驗測試，使激光頭的有效氣化層高度等于3D打印機的打印層高度，并建立3D打印機的打印材料、打印層高度、激光器輸出功率、激光頭移動速度的材料庫；