3D打印机以及3D打印方法技术

本发明专利技术提供了3D打印机以及3D打印方法，该3D打印机包括：一底座；一基台，设置于底座之上；一三维移动系统，设置于底座之上，三维移动系统至少包括相互连接的三套相同的滑台组件，滑台组件包括一沿滑台组件的长度方向滑动的一滑台；以及一打印组件，打印组件包括外壳、至少一喷头和至少一激光器，三套滑台组件带动打印组件相对于基台进行三维方向上的同步移动。本发明专利技术的3D打印机以及3D打印方法将熔融沉积和激光切割相结合，提高成型尺寸精度和工件表面光洁度，弥补单一的熔融沉积技术在此方面的缺陷，大大增强3D打印模型的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印设备领域，尤其涉及一种熔融沉积和激光切割相结合的3D打印机以及3D打印方法。
技术介绍
3D打印(3DP)是即快速成型技术的一种，它是一种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，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品，而所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“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。通俗地说，3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备，比如打印一个机器人、打印玩具车，打印各种模型，甚至是食物等等。之所以通俗地称其为“打印机”是参照了普通打印机的技术原理，因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术称为3D立体打印技术。熔融沉积成型法(FDM，Fused Deposition Modeling)是一种3D打印常用的工艺。其加工过程是通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。现有的采用熔融沉积成型法的3D打印技术，其缺点在于，带动喷头的运动机构由于结构或控制等关系，会产生一定的误差；材料在挤出喷头以后由于物理特性变化而发生形变，在应用于高精度要求的打印时，模型的成型尺寸和表面精细度均难以满足相关的技术要求。激光切割广泛用于金属或非金属加工，其加工过程是利用聚焦镜头将具有一定功率的激光束汇聚在材料表面使材料瞬间融化，当激光器与加工材料按一定的轨迹做相对运动时，就形成相应的切缝，从而实现材料切割。由于激光聚焦斑点极小，线性度好，因此激光切割具有较高的加工精度。有鉴于此，专利技术人提供了一种熔融沉积和激光切割相结合的3D打印机以及3D打印方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供3D打印机以及3D打印方法，克服了现有技术的困难，将熔融沉积和激光切割相结合，提高成型尺寸精度和工件表面光洁度，弥补单一的熔融沉积技术在此方面的缺陷，大大增强3D打印模型的精确度。根据本专利技术的一个方面，提供一种3D打印机，包括：一底座；一基台，设置于所述底座之上；一三维移动系统，设置于所述底座之上，所述三维移动系统至少包括相互连接的三套相同的滑台组件，所述滑台组件包括一沿所述滑台组件的长度方向滑动的一滑台；以及一打印组件，所述打印组件包括外壳、至少一喷头和至少一激光器，所述三套滑台组件带动所述打印组件相对于所述基台进行三维方向上的同步移动。优选地，所述喷头和所述激光器位于所述打印组件的外壳的同一平面上。优选地，所述喷头和所述激光器分别位于所述打印组件的外壳的下表面的两端。优选地，所述喷头的喷射方向和所述激光器的发射方向相平行。优选地，所述打印组件还包括至少一风扇，设置在所述外壳的一侧。优选地，所述风扇的风道经过所述喷头和所述激光器。优选地，所述滑台组件还包括一外壳、至少一导向杆、一丝杆、两侧板以及一马达；所述外壳的两端分别设有所述侧板，两所述侧板之间设有相互平行的所述导向杆和所述丝杆，所述滑台套接在所述导向杆和所述丝杆，所述马达带动所述丝杆旋转，所述丝杆带动所述滑台沿所述导向杆滑动。优选地，所述三维移动系统包括滑动方向相互垂直的第一滑台组件、第二滑台组件以及第三滑台组件；所述第一滑台组件连接所述基台，所述第一滑台组件的滑动方向平行于所述基台，所述第一滑台组件包括一第一滑台；所述第二滑台组件连接所述第一滑台，所述第二滑台组件包括一第二滑台；所述第三滑台组件连接所述第二滑台，所述第三滑台组件包括一第三滑台，所述打印组件连接所述第三滑台。优选地，所述三维移动系统包括滑动方向相互垂直的第一滑台组件、第二滑台组件以及第三滑台组件；所述第一滑台组件连接所述基台，所述第一滑台组件的滑动方向平行于所述基台，所述第一滑台组件包括一第一滑台，所述基台连接于所述第一滑台，所述基台沿所述第一滑台的滑动方向滑动；所述第二滑台组件连接所述基台，所述第二滑台组件包括一第二滑台；所述第三滑台组件的第一端连接所述第二滑台，所述第三滑台组件包括一第三滑台，所述打印组件连接所述第三滑台。优选地，还包括一第四滑台组件，连接所述基台；所述第四滑台组件的滑动方向与所述第二滑台组件的滑动方向相平行，所述第四滑台组件包括一第四滑台，所述第三滑台组件的第二端连接所述第四滑台。优选地，所述滑台包括两个贯通导向孔和一个贯通螺纹孔，所述贯通导向孔分别套接一所述导向杆，所述贯通螺纹孔啮合于所述丝杆。优选地，还包括至少一直角支撑件，所述直角支撑件固定于所述底座，垂直于所述底座的所述滑台组件连接所述直角支撑件。根据本专利技术的另一个方面，还提供一种3D打印方法，采用上述的3D打印机，包括以下步骤：步骤S300、所述喷头逐层沉积3D模型的打印材料，通过所述激光器对每一层沉积的打印材料的外轮廓和/或3D模型的上表面区域进行激光切割。优选地，所述步骤S300包括以下步骤：步骤S302、读取3D打印数据；步骤S303、判断所述3D打印数据是否结束，若是，则执行步骤309，若否，则执行步骤304；步骤S304、判断所述3D打印数据是否为沉积路径数据，若是，则执行步骤305，若否，则执行步骤306；步骤S305、沿所述沉积路径移动并且沉积3D模型的打印材料，返回步骤S302；步骤S306、判断所述3D打印数据是否为外轮廓数据，若是，则执行步骤307，若否，则执行步骤308；步骤S307、沿所述外轮廓进行激光切割，返回步骤S302；步骤S308、对3D模型的上表面区域进行激光切割，返回步骤S302；以及步骤S309、加工完成。优选地，所述步骤S302之前还包括步骤301：对所述喷头进行预热。优选地，所述喷头在沉积3D模型的打印材料的同时，当随同所述喷头移动的所述激光器是否经过已经沉积成型的打印材料的外轮廓中的局部轮廓时，所述激光器对所述局部轮廓进行激光切割。优选地，对外轮廓进行激光切割时，当所述激光器经过已经被激光切割过的所述局部轮廓时，所述激光器暂时停止工作。优选地，所述步骤S300之前还包括步骤S200：3D打印数据处理；所述步骤S200包括以下步骤：步骤S201、3D打印模型分层；步骤S202、规划喷头进行每一层的3D打印的路径；步骤S203、根据预设的切割偏移参数，提取每一层的外轮廓；步骤S204、提取3D打印模型的上表面区域；以及步骤S205、规划激光器进行每一层的激光切割的路径。优选地，所述步骤S200之前还包括步骤S100：设备校准；所述步骤S100包括以下步骤：步骤S101、所述激光器焦距校准；以及步骤S102、所述喷头与所述激光器的偏移校准。由于采用了以上技术，本专利技术的3D打印机以及3D打印方法将熔融沉积和激光切割相结合，能够在沉积的每一层外轮廓上，采用激光切割技术辅助切割掉超出精度范围的多余材料，从而提高成型尺寸精度和工件表面光洁度，弥补单一的熔融沉积技术在此方面的缺陷，大大增强3D打印模型的精确度。附图说明以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明，以使本专利技术的特性和优点更为明显。图1为本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印机，其特征在于，包括：一底座；一基台，设置于所述底座之上；一三维移动系统，设置于所述底座之上，所述三维移动系统至少包括相互连接的三套相同的滑台组件，所述滑台组件包括一沿所述滑台组件的长度方向滑动的一滑台；以及一打印组件，所述打印组件包括外壳、至少一喷头和至少一激光器，所述三套滑台组件带动所述打印组件相对于所述基台进行三维方向上的同步移动。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印机，其特征在于，包括：一底座；一基台，设置于所述底座之上；一三维移动系统，设置于所述底座之上，所述三维移动系统至少包括相互连接的三套相同的滑台组件，所述滑台组件包括一沿所述滑台组件的长度方向滑动的一滑台；以及一打印组件，所述打印组件包括外壳、至少一喷头和至少一激光器，所述三套滑台组件带动所述打印组件相对于所述基台进行三维方向上的同步移动。2.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于：所述喷头和所述激光器位于所述打印组件的外壳的同一平面上。3.如权利要求2所述的3D打印机，其特征在于：所述喷头和所述激光器分别位于所述打印组件的外壳的下表面的两端。4.如权利要求3所述的3D打印机，其特征在于：所述喷头的喷射方向和所述激光器的发射方向相平行。5.如权利要求3所述的3D打印机，其特征在于：所述打印组件还包括至少一风扇，设置在所述外壳的一侧。6.如权利要求5所述的3D打印机，其特征在于：所述风扇的风道经过所述喷头和所述激光器。7.如权利要求1至6中任意一项所述的3D打印机，其特征在于：所述滑台组件还包括一外壳、至少一导向杆、一丝杆、两侧板以及一马达；所述外壳的两端分别设有所述侧板，两所述侧板之间设有相互平行的所述导向杆和所述丝杆，所述滑台套接在所述导向杆和所述丝杆，所述马达带动所述丝杆旋转，所述丝杆带动所述滑台沿所述导向杆滑动。8.如权利要求7所述的3D打印机，其特征在于：所述三维移动系统包括滑动方向相互垂直的第一滑台组件、第二滑台组件以及第三滑台组件；所述第一滑台组件连接所述基台，所述第一滑台组件的滑动方向平行于所述基台，所述第一滑台组件包括一第一滑台；所述第二滑台组件连接所述第一滑台，所述第二滑台组件包括一第二滑台；所述第三滑台组件连接所述第二滑台，所述第三滑台组件包括一第三滑台，所述打印组件连接所述第三滑台。9.如权利要求7所述的3D打印机，其特征在于：所述三维移动系统包括滑动方向相互垂直的第一滑台组件、第二滑台组件以及第三滑台组件；所述第一滑台组件连接所述基台，所述第一滑台组件的滑动方向平行于所述基台，所述第一滑台组件包括一第一滑台，所述基台连接于所述第一滑台，所述基台沿所述第一滑台的滑动方向滑动；所述第二滑台组件连接所述基台，所述第二滑台组件包括一第二滑台；所述第三滑台组件的第一端连接所述第二滑台，所述第三滑台组件包括一第三滑台，所述打印组件连接所述第三滑台。10.如权利要求9所述的3D打印机，其特征在于：还包括一第四滑台组件，连接所述基台；所述第四滑台组件的滑动方向与所述第二滑台组件的滑动方向相平行，所述第四滑台组件包括一第四滑台，所述第三滑台组件的第二端连接所述第四滑台。11.如权利要求7所述的3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海川，林进发，
申请(专利权)人：磐纹科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31