热割式3D方法及打印机技术

本发明专利技术提供一种热割式3D方法及打印机，包括以下步骤：一、在电脑中，将三维物体沿水平面从上到下分割成多片；二、得到每片片料的二维轮廓；三、将最底层的片料加热，切割出当前片料的二维轮廓；四、将上一层片料加热，覆盖在下一层片料顶部，切割出当前片料的二维轮廓；五、依次重复步骤四，得到预设的三维物体。打印机包括送料装置、加热装置、堆叠装置和切割装置，所述加热装置包括一用于加热片料的装置，堆叠装置使已加热的片料堆叠在一起；所述的切割装置包括一沿着X、Y、Z轴移动的热切割刀。由于片料在一个水平层中，物料是互相连接为整体，因此采用本发明专利技术方法加工的3D产品强度更高。本发明专利技术的方法和装置加工3D产品的效率能够大幅提高。

Thermal cutting 3D method and printer

The invention provides a cutting method and 3D thermal printer, which comprises the following steps: first, in the computer, the 3D object from top to bottom along the horizontal split into pieces; two, each piece of 2D contour material; three, the bottom of the heating sheet, cutting out the 2D contour sheet; four, a layer of sheet material heating, covering on top of a layer of sheet material, cutting out the 2D contour sheet; five, followed by repeat step four, get the 3D object preset. The printer comprises a feeding device, a heating device, stacking device and cutting device, wherein the heating device comprises a heating plate used for feeding device, stacking device make stacking sheets heated together; the cutting device comprises a moving along the X, Y, Z axis thermal cutting knife. Because the material is in a horizontal layer, the material is connected with each other as a whole, so the 3D product processed by the method of the invention has higher strength. The method and device of the invention can greatly improve the efficiency of processing 3D products.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及3D打印领域，特别是一种热割式3D方法及打印机。
技术介绍
3D打印机是一种将金属、陶瓷、树脂、塑料或者砂等打印原材料通过层层叠加的方式，最终使智能电子设备(如计算机或者服务器等)中的3D模型变为实物的设备。通俗的说，3D打印机是能够打印出真实的3D物体的一种设备。利用3D打印机打印出的3D物体可以具体为模具、玩具以及机器零件等等，有些3D打印机甚至可以打印出食物。基于熔融沉积的3D打印机是目前使用较为广泛的一种3D打印机，现有的基于熔融沉积的3D打印机是通过喷头在一个加工面上移动，将融化的材料点滴在面上，重复每一层加工面上的操作完成3D模型的打印。喷头在每一层加工面上行程越长则精度越高。因此，现有的3D打印不但会增加3D建模难度，而且还会使3D打印周期较长。而且采用喷头喷射的材料的方式，滴状的材料在堆叠过程中很容易造成材料粘接不可靠，存在气泡，因此现有基于熔融沉积的3D打印机生产的产品通常强度不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种热割式3D方法及打印机，能够提高3D打印效率，提高3D打印产品的强度。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种热割式3D方法，包括以下步骤：一、在电脑中，将三维物体沿水平面从上到下分割成多片；二、得到每片片料的二维轮廓；三、将最底层的片料加热，切割出当前片料的二维轮廓；四、将上一层片料加热，覆盖在下一层片料顶部，切割出当前片料的二维轮廓；五、依次重复步骤四，得到预设的三维物体。优选的方案中，加热时，将片料加热至能够互相粘接的温度。一种用于上述的热割式3D方法的打印机，包括送料装置、加热装置、堆叠装置和切割装置，所述加热装置包括一用于加热片料的装置，堆叠装置使已加热的片料堆叠在一起；所述的切割装置包括一沿着X、Y、Z轴移动的热切割刀。所述的送料装置为上下布置的送料辊筒，送料辊筒的一侧设有加热工作台，送料辊筒的一侧上方设有可升降的加热机构；所述的加热工作台底部设有推杆和曲柄摇杆机构，以使加热工作台能够从水平状态，翻转至切割工作台上方；或者所述的加热工作台一侧通过连接支架与转轴连接，以使加热工作台能够从水平状态，翻转至切割工作台上方；或者所述的加热工作台一侧与往复运动的输送带通过铰销铰接，在靠近切割工作台的位置设有弧形挡圈，在弧形挡圈的下方设有顶杆机构，顶杆机构的自由端设有电磁头。优选的方案中，所述的切割工作台底部设有升降机构。优选的方案中，切割工作台的两侧设有鼓风机和收集箱。优选的方案中，所述的送料装置为沿着导轨运行的真空吸盘机械手，真空吸盘机械手上设有多个可升降的真空吸盘；导轨下方布置有加热机构和切割工作台，切割工作台两侧设有轨道，切割装置安装在轨道上。优选的方案中，在导轨下方还设有可升降的送料台，送料台的一侧设有空气喷嘴。优选的方案中，切割工作台的底部设有升降机构。优选的方案中，所述的加热机构为热风加热机构。本专利技术提供的一种热割式3D方法及打印机，采用了一种热切割的方法，由于在一个水平层中，物料是互相连接为整体，因此采用本专利技术方法加工的3D产品强度更高。且本专利技术的方法和装置加工3D产品的加工效率与每个水平层的轮廓复杂程度有关，当各个水平层的轮廓更容易拟合矢量的条件下，本专利技术的方法和装置加工3D产品的效率能够大幅提高。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术装置的立体结构示意图。图2为本专利技术装置的原理示意图。图3为本专利技术装置的另一结构的原理示意图。图4为本专利技术装置的另一结构的原理示意图。图5为图4装置的使用状态图。图6为本专利技术中切割装置的结构示意图。图7为本专利技术装置的另一结构的原理示意图。图8为本专利技术方法的加工流程图。图中：Y轴电机1，收集箱2，鼓风机3，切割工作台4，热切割刀5，z轴电机6，X轴电机7，加工装置机架8，加热机构9，加热板10，加热工作台11，推杆1101，曲柄摇杆1102，转轴1103，连接支架1104，驱动装置1105，输送带1106，铰销1107，顶杆机构1108，电磁头1109，弧形挡圈1110，送料辊筒12，片料13，升降机构14，送料台15，空气喷嘴16，真空吸盘机械手17，导轨18。具体实施方式实施例1：如图8中，一种热割式3D方法，其特征是包括以下步骤：一、在电脑中，将三维物体沿水平面从上到下分割成多片；即将3D模型分成层数为X，并将信息记录在计算机中，每个水平层的轮廓以矢量图形保存。需要说明的，现有的基于熔融沉积的3D打印机均将图像最后转换为点阵图形。二、得到每片片料的二维轮廓；即每水平层的片料的矢量轮廓数据，由于片料的厚度较薄，斜面被忽略不计，每层片料的边缘均为竖直的面，以便于加工。三、将最底层的片料加热，切割出当前片料的二维轮廓；四、将上一层片料加热，覆盖在下一层片料顶部，然后切割出当前片料的二维轮廓；多余的碎屑利用鼓风机3吹送至收集箱2内，以回收再利用。五、依次重复步骤四，逐层堆叠和加工片料的轮廓形状，得到预设的三维物体。由于存在热切割的步骤，因此堆叠的定位精度要求不高，以光电传感器进行定位足以满足加工要求。优选的方案中，加热时，将片料加热至能够互相粘接的温度。由此结构，使各层能够可靠的粘接在一起，但是也不可温度过高，使片料变形。实施例2：在实施例1的基础上，如图1~6中，一种用于上述的热割式3D方法的打印机，包括送料装置、加热装置、堆叠装置和切割装置，如图1~6中，所述的送料装置为上下布置的送料辊筒12，送料辊筒12的一侧设有加热工作台11，送料辊筒12的一侧上方设有可升降的加热机构9；所述加热装置包括一用于加热片料的装置，如图1~6中，加热板10采用可升降的方式安装在加热机构9内，如图1中，加热板10采用齿轮齿条机构实现升降。采用其他方式也是可行的，例如曲柄摇杆机构，液压缸和气缸。加热板10内设有加热元件，例如电阻丝。还设有温度控制传感器。堆叠装置使已加热的片料堆叠在一起；所述的切割装置包括一沿着X、Y、Z轴移动的热切割刀5。本例中，如图1、8所示，在切割工作台4两侧设有轨道，加工装置机架8通过行走轮安装在轨道上，Y轴电机1驱动行走轮实现加工装置机架8沿Y轴的移动。X轴电机7安装在加工装置机架8上，驱动皮带往复运动，Z轴电机6与皮带固定连接，实现沿着皮带的运动。热切割刀5通过一个升降机构，例如螺母丝杠机构与Z轴电机6连接，从而实现热切割刀5沿着X、Y、Z轴移动，能够方便的在各个片料13上加工处水平的轮廓。如图2中，所述的加热工作台11底部设有推杆1101和曲柄摇杆1102机构，以使加热工作台11能够从水平状态，翻转至切割工作台4上方；片料13经送料辊筒12输送至加热工作台11后，首先在加热工作台11上被加热板10加热至可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热割式3D方法，其特征是包括以下步骤：一、在电脑中，将三维物体沿水平面从上到下分割成多片；二、得到每片片料的二维轮廓；三、将最底层的片料加热，切割出当前片料的二维轮廓；四、将上一层片料加热，覆盖在下一层片料顶部，切割出当前片料的二维轮廓；五、依次重复步骤四，得到预设的三维物体。

【技术特征摘要】
1.一种热割式3D方法，其特征是包括以下步骤：
一、在电脑中，将三维物体沿水平面从上到下分割成多片；
二、得到每片片料的二维轮廓；
三、将最底层的片料加热，切割出当前片料的二维轮廓；
四、将上一层片料加热，覆盖在下一层片料顶部，切割出当前片料的二维轮廓；
五、依次重复步骤四，得到预设的三维物体。
2.根据权利要求1所述的热割式3D方法，其特征是：加热时，将片料加热至能够互相粘接的温度。
3.一种用于权利要求1~2任一项所述的热割式3D方法的打印机，其特征是：包括送料装置、加热装置、堆叠装置和切割装置，
所述加热装置包括一用于加热片料的装置，
堆叠装置使已加热的片料堆叠在一起；
所述的切割装置包括一沿着X、Y、Z轴移动的热切割刀（5）。
4.根据权利要求3所述的热割式3D打印机，其特征是：所述的送料装置为上下布置的送料辊筒（12），送料辊筒（12）的一侧设有加热工作台（11），送料辊筒（12）的一侧上方设有可升降的加热机构（9）；
所述的加热工作台（11）底部设有推杆（1101）和曲柄摇杆（1102）机构，以使加热工作台（11）能够从水平状态，翻转至切割工作台（4）上方；
或者所述的加热工作台（11）一侧通过连接支架（1104）与转轴（1103）连接，以使加热工作台（11）...

【专利技术属性】
技术研发人员：严若鹏，
申请(专利权)人：严若鹏，
类型：发明
国别省市：湖北;42