一种3D打印设备及3D打印方法技术

技术编号:20922243 阅读:21 留言:0更新日期:2019-04-20 10:54
一种3D打印设备,至少包括:3D打印主体和力补偿装置,其中,所述3D打印主体,用于实施3D打印;所述力补偿装置,用于在实施所述3D打印的同时对打印材料进行力补偿。同时本申请还涉及一种3D打印方法,本申请中的3D打印设备和3D打印方法,打破了目前自上而下依靠重力堆叠的常规方式,采用了力补偿装置,使其与重力共同配合从而达到打印材料堆叠力可调的目的,可以实现不同材料、不同密度的材料堆叠,扩展了3D打印的应用领域。

A 3D Printing Equipment and Method

A 3-D printing device includes at least a 3-D printing body and a force compensation device, wherein the 3-D printing body is used for implementing 3-D printing, and the force compensation device is used for compensating the printing material while implementing the 3-D printing. At the same time, this application also involves a kind of 3D printing method. The 3D printing equipment and the 3D printing method in this application break the current conventional way of relying on gravity stacking from top to bottom, and adopt force compensation device to cooperate with gravity so as to achieve the purpose of adjustable stacking force of printing materials, realize the stacking of materials with different materials and densities, and expand the application of 3D printing. Field.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印设备及3D打印方法
本专利技术属于3D打印装备领域,具体涉及一种3D打印设备,同时本专利技术还涉及该3D打印机的打印方法。
技术介绍
随着智能制造工程、工业4.0等概念的普及,3D打印技术正在变得越来越普及。3D打印技术最早出现在20世纪90年代中期,实际上是利用光固化和纸层叠等技术术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物,这打印技术称为3D立体打印技术。具体来看,3D打印(英语:3DPrinting),属于快速成形技术的一种,它是以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术(即“积层造形法”)。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正逐渐用于一些产品的直接制造,特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿,或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件,意味着“3D打印”这项技术的普及。2010年3月,一位名为恩里科·迪尼(EnricoDini)的专利技术家设计出了一种神奇的3D打印机,这种打印机比常规方法要快四倍,而且所使用的原料也只有原来的三分之一到二分之一,更重要的是几乎不会产生任何废弃物。这也是3D打印技术的优势之一,能够做到几乎将原料全部利用,不产生废料。与此同时,我们也发现目前传统的3D打印技术中还存在着一些缺陷:1、在现有技术中,3D打印采用“分层制造,层层叠加”的增材制造工艺,层与层之间可能存在压实不够,材料无法完全贴合的情况,很难打印出高强度的模型。2、在现有技术中,由于3D打印模型是从下往上打印,由于重力作用,下方材料受到的压力要大于上方材料受到的压力,可能会导致打印出的模型上下密度不一样。3、在现有技术中,某些3D打印材料因冷却而收缩,自身重力不能克服收缩力,导致材料变形,脱离打印平台,模型边缘卷起。4、在现有技术中,在打印模型较高层时,因为来自打印平台的热量不能达到相应的高度,材料冷却得更快,因此打印层的粘附性较低,可能会形成裂缝。5、在现有技术中,3D打印都是从下往上打印,对于有些特定模型,从上端往下端的打印或者从左/右侧向右/左侧的打印更加适合。以上问题中,国内外同行针对其中的某些个问题进行了研究,如针对问题3,国内外同行通过使用可加热的打印平台、打印平台上添加胶水、使用粘性印刷床、校准印刷床等方式进行改进,针对问题4,国内外同行有采用梯度升温、梯度降温、加装冷却风扇等方式,可以解决或部分解决问题。但以上技术手段均存在一定的局限性,适用范围窄。因此,鉴于目前在3D打印领域中还存在的一些问题,本专利技术对3D打印设备进行了进一步的设计和研究。
技术实现思路
针对以上现有技术中的不足,本专利技术的目的之一提供一种3D打印设备,通过力补偿装置很好的解决了目前3D打印领域中的一些问题,同时也拓宽了3D打印的应用领域。本专利技术的目的之二是提供了一种3D打印方法,通过力补偿装置的应用,使3D打印技术应用更加广。本专利技术的目的之一通过下述技术方案得以解决。一种3D打印设备,至少包括:3D打印主体和力补偿装置,其中,所述3D打印主体,用于实施3D打印;所述力补偿装置,用于在实施所述3D打印的同时对打印材料进行力补偿。现有技术中的3D打印设备,出料嘴都朝下,熔融的打印料依靠挤出力和重力堆叠实现3D打印,这使得打印料的堆叠力难以调整,不能根据需要通过控制堆叠力大小实现堆叠密实度的变化,使得3D打印技术在实际应用中还有些缺憾。此外,在一些高密度材料及高堆叠物件的大于过程中,也会因为大于物件堆叠质量大发生自坍塌现象,这使得3D的应用受到局限。本申请中的3D打印设备,打破了目前自上而下依靠重力堆叠的常规方式,采用了力补偿装置,使其与重力共同配合从而达到打印材料堆叠力可调的目的,可以实现不同材料、不同密度的材料堆叠,扩展了3D打印的应用领域。作为优选,所述力补偿装置至少包括旋转离心式重力补偿装置、气/液压浮力式重力补偿装置、磁力式重力补偿装置中的一种;其中,所述旋转离心式力补偿装置,用于在3D打印过程对离心力的大小进行控制;所述浮力式重力补偿装置,用于在3D打印过程对浮力的大小进行控制;所述磁力式重力补偿装置,用于在3D打印过程对磁力的大小进行控制。以上三种力补偿装置,通过不同的力补偿方式,可以分别实现侧向打印和从下往上打印,通过控制力补偿装置可以获得不同大小的补偿力,使3D打印堆叠过程可变且可控,可以实现不同密度的堆叠。作为优选,所述旋转离心式力补偿装置包括:旋转机构和连接杆;所述连接杆,用于连接所述的3D打印主体和所述旋转机构;所述旋转机构,用于对所述3D打印主体实施旋转。该方案适用于侧边出料打印,在旋转过程中,3D打印主体获得离心力,使打印材料堆叠在外侧的打印板上。作为优选,所述旋转机构包括中心轴和中心轴旋转控制电机,所述中心轴旋转控制电机用于控制中心轴的旋转。作为优选,所述中心轴的轴旋转速度可调。通过调整转速,可以获得不同的离心力,使材料堆叠时受到的力不同,可以根据需要打印出不同的材料密度。作为优选,所述中心轴旋转控制电机直接设置于所述中心轴的轴向固定端,或者,所述中心轴旋转控制电机通过皮带或者齿轮带动所述中心轴,传动方便且稳定。作为优选,所述连接杆为固定式连接杆、伸缩式连接杆、折叠式连接杆、摆动式连接杆或者叉形臂式连接杆。这些连接杆的结构使其长度可调,因此可以使3D打印主体在离心旋转时具有不同的转动半径,也即可以获得不同的离心力。作为优选,所述浮力式重力补偿装置包括:气/液压阀和至少一个气/液压喷嘴;所述气/液压喷嘴,产生压力气体或者压力液体,作用于被打印对象的所述打印材料;所述气/液压阀,用于控制所述压力气体或者压力液体的气/液压力。该方式适用于从下往上打印,打印的同时通过向上吹出的气体或液体,或者2个气/液压喷嘴均斜向上吹出的气体或液体,给刚被吐料出的打印材料向上的力补偿,最初的一层打印材料就这样被打印在顶部的打印板上;通过调节吹出的流体的压力和流速,可以获得不同的向上的浮力,起到对堆叠时作用力的调整,可以获得不同的堆叠密度,当然打印材料属于非常易于在气冷或者液冷的作用下,迅速凝结,由半流体变为固体的材料,同时该方案可以避免打印物件自坍塌现象的发生。作为优选,所述气/液压喷嘴对称设置于打印嘴的周边,所述气/液压喷嘴产生压力气体或者压力液体,对所述打印嘴吐出的所述打印材料实施作用力。该结构中,该结构中,对称设置的气/液压喷嘴可以为2-6个,对称设置保持作用力在各个方向上的均匀和稳定,保证3D打印的精度。作为优选,还包括导流槽,所述导流槽设置于所述3D打印主体底部,用于从所述3D打印主体中导流出液体,该结构适用于液体的实施方式中。作为优选,还包括导气孔,所述导气孔设置于所述3D打印主体上,用于平衡所述3D打印主体内的气压,该结构适用于气体的实施方式中。作为优选,所述磁力式重力补偿装置包括:打印顶平台和至少1个电磁控制器;所述电磁控制器设置于所述打印顶平台之上,用于对所述打印材料施加磁吸力。该结构适用于打印材料中添加有磁粉、铁粉等铁磁性粉末的情况下使用,打印时,打印材料从打印嘴喷出后,在顶部平台上本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种3D打印设备,其特征在于,至少包括:3D打印主体和力补偿装置,所述3D打印主体,用于实施3D打印;所述力补偿装置,用于在实施所述3D打印的同时对打印材料进行力补偿。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印设备,其特征在于,至少包括:3D打印主体和力补偿装置,所述3D打印主体,用于实施3D打印;所述力补偿装置,用于在实施所述3D打印的同时对打印材料进行力补偿。2.如权利要求1所述的一种3D打印设备,其特征在于,所述力补偿装置至少包括旋转离心式重力补偿装置、气/液压浮力式重力补偿装置、磁力式重力补偿装置中的一种;所述旋转离心式力补偿装置,用于在所述3D打印过程对离心力的大小进行控制;所述浮力式重力补偿装置,用于在所述3D打印过程对浮力的大小进行控制;所述磁力式重力补偿装置,用于在所述3D打印过程对磁力的大小进行控制。3.如权利要求2所述的一种3D打印设备,其特征在于,所述旋转离心式力补偿装置包括:旋转机构和连接杆;所述连接杆,用于连接所述一种3D打印主体和所述旋转机构;所述旋转机构,用于对所述3D打印主体实施旋转。4.如权利要求2所述的一种3D打印设备,其特征在于,所述浮力式重力补偿装置包括:气/液压阀和至少一个气/液压喷嘴;所述气/液压喷嘴,产生压力气体或者压力液体,作用于被打印对象的所述打印材料;所述气/液压阀,用于控制所述压力气体或者压力液体的气/液压力。5.如权利要求2所述的一种3D打印设备,其特征在于,所述磁力式重力补偿装置包括:打印顶平台和至少1个电磁控制器;所述电磁控制器设置于所述打印顶平台之上...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:上海萃钛智能科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1