[發(fā)明專利]一種3D打印方法及用于該方法的3D打印組件和3D打印平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010730915.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111873407B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙玉鳳;張福豹;楊建春;金亞云;陳欣元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通理工學(xué)院
• 主分類號(hào): B29C64/106
• 分類號(hào): B29C64/106;B29C64/194;B26F3/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 蕪湖思誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34138
• 代理人: 張福敏

1.一種3D打印方法，其特征在于：包括下列步驟：

S1、將打印對(duì)象的三維模型分割為N層單層結(jié)構(gòu)，并采集單層結(jié)構(gòu)中模型表面上各點(diǎn)的Z向斜度以及單層結(jié)構(gòu)的截面圖像信息并儲(chǔ)存；

S2、將液態(tài)光固化材料均勻涂布在打印平臺(tái)上達(dá)到單層結(jié)構(gòu)的厚度，再進(jìn)行冷卻使其凝固成可熔化的固態(tài)光固化材料(11)；

S3、通過(guò)水刀噴頭(8)高速噴出液態(tài)光固化材料形成水刀，所述水刀依據(jù)所述單層打印信息對(duì)所述固態(tài)光固化材料(11)切割形成模型表面；

S4、依據(jù)所述截面圖像信息透射紫外線令所述光固化材料固化為不可逆的固態(tài)結(jié)構(gòu)；

S5、所述打印平臺(tái)中承托所述固態(tài)結(jié)構(gòu)的底托板向下移動(dòng)單位高度；

S6、將液態(tài)光固化材料均勻涂布在前一層固態(tài)結(jié)構(gòu)上達(dá)到單層結(jié)構(gòu)的厚度，再冷卻其凝固成可熔化的固態(tài)光固化材料(11)；

重復(fù)步驟S3至S5，直至打印對(duì)象的成品完成；

S7、加熱打印平臺(tái)上剩余的可熔化的固態(tài)光固化材料(11)進(jìn)行回收；

3D打印頭(9)與所述水刀噴頭(8)安裝在同一打印組件上，所述3D打印頭(9)垂直向下透射點(diǎn)狀紫外線(10)，所述Z向斜度通過(guò)球坐標(biāo)表示為對(duì)應(yīng)球面極坐標(biāo)的原點(diǎn)O為所述點(diǎn)狀紫外線(10)投射在所述單層結(jié)構(gòu)中的區(qū)域中心，所述打印組件在打印過(guò)程中以所述原點(diǎn)O為中心旋轉(zhuǎn)所述水刀噴頭(8)相對(duì)Z向的傾斜角度為θ，r為固定值等于所述水刀噴頭(8)的噴口到所述區(qū)域中心的距離，所述水刀噴頭(8)僅在所述步驟S3中對(duì)打印對(duì)象的表面進(jìn)行切割時(shí)打開(kāi)；

所述固態(tài)光固化材料(11)為能被所述水刀切削的低硬度固體，光固化效應(yīng)形成的所述固態(tài)結(jié)構(gòu)的硬度大于所述水刀能切削的固體硬度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印方法，其特征在于：所述步驟S3中，所述3D打印頭(9)沿所述單層結(jié)構(gòu)中模型表面的輪廓間歇移動(dòng)，所述水刀噴頭(8)隨3D打印頭(9)的移動(dòng)同步噴射液態(tài)光固化材料，所述3D打印頭(9)在移動(dòng)停止后透射點(diǎn)狀紫外線(10)，所述3D打印頭(9)每次移動(dòng)的距離不大于所述點(diǎn)狀紫外線(10)透射范圍的半徑，所述步驟S1中采集Z向斜度的點(diǎn)與所述3D打印頭(9)每次停留的位置重合。

3.一種3D打印組件，包括安裝在打印頭平移機(jī)構(gòu)活動(dòng)端的打印頭滑臺(tái)(1)以及用于透射點(diǎn)狀紫外線(10)的3D打印頭(9)，其特征在于：還包括電動(dòng)轉(zhuǎn)軸(2)、打印頭安裝柱(3)、導(dǎo)板(5)、角度調(diào)節(jié)臂(4)、弧度傳感器和水刀噴頭(8)，所述水刀噴頭(8)通過(guò)加壓裝置連接儲(chǔ)存有液態(tài)光固化材料的儲(chǔ)液槽，所述3D打印頭(9)設(shè)有紫外線發(fā)生器，所述打印頭安裝柱(3)通過(guò)所述電動(dòng)轉(zhuǎn)軸(2)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述打印頭滑臺(tái)(1)下面，所述導(dǎo)板(5)均設(shè)有弧形導(dǎo)槽(6)，所述導(dǎo)板(5)豎直設(shè)置并與所述打印頭安裝柱(3)固定連接，所述水刀噴頭(8)安裝在所述角度調(diào)節(jié)臂(4)上并朝向所述點(diǎn)狀紫外線(10)固化固態(tài)光固化材料(11)的位置，所述角度調(diào)節(jié)臂(4)的末端固定有與所述弧形導(dǎo)槽(6)滑動(dòng)配合的弧面銷(7)，所述角度調(diào)節(jié)臂(4)根部安裝在所述打印頭安裝柱(3)上，所述弧度傳感器安裝在所述弧形導(dǎo)槽(6)處檢測(cè)所述弧面銷(7)的位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種3D打印組件，其特征在于：所述點(diǎn)狀紫外線(10)在固態(tài)光固化材料(11)底部的投影中心上方h/2處為所述弧形導(dǎo)槽(6)的圓心，h為單層結(jié)構(gòu)的厚度，切割后模型表面上下邊緣間的垂直距離不大于所述點(diǎn)狀紫外線(10)透射范圍的直徑。