一种3D产品的打印方法及用于该方法中的3D打印机技术

本发明专利技术公开了一种3D产品的打印方法及用于该方法中的3D打印机，以及该3D打印机中的打印头。该3D产品的打印方法是通过3D打印机的打印头逐层喷涂材料层，并在每层材料层喷涂完毕后，通过打印头上设置的固化光线头对每层打印材料层上的指定区域进行光照固化，经过不断的叠加，最后通过溶剂将所有材料层未固化的区域溶解，剩下的固化物体就是所需的3D产品。本发明专利技术打印3D产品是利用凝胶型树脂本身的流动性，所以无需采用加热设置，不需要对原料进行加热熔融。同时，为了克服原料的流动性，增加了一个打印时附中用框体，对原料加以限制，以确保本发明专利技术在喷涂每层材料时高度值精确。本发明专利技术相对于传统的热熔胶的打印方式，其制作成本更低，精度更高。

Printing method of 3D product and 3D printer used in the method

The invention discloses a printing method of an 3D product, a 3D printer used in the method, and a print head in the 3D printer. The printing method of 3D products is through the print head 3D printer layer coating material layer, and each layer of material layer coating after curing light through the printing head arranged on the head of the designated area of each layer of printed material layer of light curing, after continuous superposition, the solvent will be all through the uncured material layer region is dissolved, the rest is curing objects required for 3D products. The invention prints 3D products by utilizing the fluidity of the gel type resin itself, so no heating setting is necessary, and the raw material needs not to be heated and fused. At the same time, in order to overcome the fluidity of the raw material, a frame used in the middle of the printing is added to restrict the raw material so as to ensure that the invention is accurate when spraying each layer of material. Compared with the traditional printing method of hot melt adhesive, the invention has lower production cost and higher precision.

【技术实现步骤摘要】
一种3D产品的打印方法及用于该方法中的3D打印机
：本专利技术涉及三维产品的制作方法及其设备
，特指一种3D产品的打印方法及用于该方法中的3D打印机，以及该3D打印机中的打印头。
技术介绍
：3D打印机在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的三维模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的3D产品。根据这一原理，目前的3D打印技术主要包括以下两种，SLA立体光固化成型方式和热熔材料喷涂打印方式。下面将对这两种3D打印技术进行介绍。立体光固化成型方式制作3D产品的原理是，首先，通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；其次，激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后，升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型，最后，将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。另一种热熔材料喷涂打印纺织的原理与传统的喷墨打印机原理类似，所不同的是，这种3D打印机所使用的“墨水”为一种热熔材料，比如热熔蜡、热熔胶。通过打印机构将熔融的热熔材料喷涂在打印平台上，进行逐层的“打印”，当热熔材料被喷涂出来后，其将迅速的固化。经过不断的逐层“打印”，最终形成所需要的三维物体。这种三维打印技术相对来说制作工艺简单，并且随着三维机械臂的发展，技术已经成熟，但是其制作精度受制于材料等因素的限制，精度难以达到工业级别，并且其只能制作体积较小的产品。例如，这种打印机的原料通常是固体的，所以必须在打印头中设置加热装置，以将原料加热成熔融状态，然后再通过挤出机构将熔融的原料由打印头的喷嘴挤出。其不仅需要对加热装置的加热温度进行精确控制，确保顺利的挤出原料。同时，在控制原料挤出量时，也很难对固体的原料进行控制。例如，目前采用的打印材料被制作成胶线，通过齿轮或者滚轮控制胶线的进给量，从而计算打印头喷嘴的原料流出量。但是，这种方式本身就会造成很大的误差，送料用齿轮的磨损、胶条本身的精度、打印头在移动式对胶线的牵引力等都会导致误差的产生。这也就导致目前的热熔胶打印方式精度普遍不高的情况。本专利技术人一直致力于3D打印机的技术开发，并结合上述两种3D打印技术的优点，提出以下技术方案。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的第一个技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种3D产品的打印方法。本方法是将立体光固化成型方式和热熔材料喷涂打印方式的优点结合，提出一种新的3D产品的制作方法，该方法不仅具较高的精度，并且制作成本较低。本专利技术所要解决的第二个技术问题就在于提供一种可用于上述3D产品的打印方法中的3D打印机。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术采用了下述技术方案：该3D产品的打印方法，是通过3D打印机的打印头逐层喷涂材料层，并在每层材料层喷涂完毕后，通过打印头上设置的固化光线头对每层打印材料层上的指定区域进行光照固化，经过不断的叠加，最后通过溶剂将所有材料层未固化的区域溶解，剩下的固化物体就是所需的3D产品。进一步而言，上述技术方案中，该方法包括以下步骤：第一步，通过3D打印机的打印头在打印机的打印平台上喷涂第一层材料层；第二步，利用3D打印机的打印头上自带的固化光线头产生的光线对第一层材料层中对应的3D产品所处的区域进行光照固化，形成被打印3D产品的第一层切面；第三步，不断重复第一、二步，完成后续材料层的叠加，并逐层固化3D产品对应的每层切面，最终完成被打印产品的所有切面，并且该所有的切面通过固化光线头产生的光线固化为成所述的3D产品；上述步骤中，在打印头每次喷涂完材料层后，在对材料层中对应的3D产品所处的区域进行光照固化之前，先在该材料层上固化一个框体区域，该框体区域将所述的3D产品所处的区域环绕包围，最终在3D产品外围还形成有一个被固化成一个整体的框体；第四步，通过溶剂将喷涂的整个材料层中未固化的区域溶解，剩余未被溶解的固化整体就是所打印的3D产品和框体。进一步而言，上述技术方案中，本方法中打印原料为凝胶状的光固化树脂，该树脂放置于容器内，并通过管道输入至打印头中，通过打印头内的原料挤出机构将原料定量挤出。为解决上述第二个技术问题，本专利技术采用了以下技术方案：该3D打印机包括：打印头、打印平台、以及为打印头提供打印原料的容器，所述的打印头通过机械臂悬置于打印平台上方，并实现在X/Y/Z方向上的移动，所述的打印头包括有喷嘴、以及位于喷嘴旁侧的固化光线头，其中所述的喷嘴通过管道与盛装原料的容器连通，所述的固化光线头可产生能固化所述原料的光线。进一步而言，上述技术方案中，所述的打印头内还设置有一原料挤出机构，该原料挤出机构包括：步进电机以及通过步进电机驱动的挤出头，所述的挤出头作用于与喷嘴连接的管道上，通过步进电机驱动挤出头，将管道内的原料由喷嘴挤出。进一步而言，上述技术方案中，所述的容器采用活塞结构，容器的出口通过管道与喷嘴连通，容器上设置有活塞，该活塞通过第二步进电机驱动，带动活塞移动，将容器内的原料挤出。进一步而言，上述技术方案中，所述的活塞固定连接在一个滑块上，该滑块与滑块导杆配合，滑块与一丝杆联动，第二步进马达驱动该丝杆转动，丝杆在转动的同时将产生上下位移，从而带动滑块沿与其配合的滑块导杆上下移动，从而驱动活塞运行。进一步而言，上述技术方案中，所述的机械臂包括：正三角分布并竖直设置的三根导杆、于每根导杆上均活动连接一个滑座、每个滑座均与一活动杆上端活动连接，该三根活动杆的下端分别活动链接连接在一活动座上，三个滑座分别通过牵引线与对应的马达连动，通过马达带动与之连动的滑座沿导杆上下滑动，从而带动三组活动杆分别产生相应的角度摆动和高度变化，利用该活动杆的位置变化驱动活动座在三根导杆41围设的区域内做X/Y/Z方向上的运行。本专利技术上述技术方案后，由于本专利技术直接采用凝胶状的原料，无需对原料进行加热熔融，所以无需在打印头内设置加热装置，降低产品的成本以及简化电路控制。同时，采用凝胶状的原料可以更加精确控制原料的用量，进一步提高打印的3D产品精度。另外，本专利技术为了确保喷涂的原料不会因为重力向四周扩散，在对材料层中对应的3D产品所处的区域进行光照固化时，同时在该材料层上同时固化一个框体区域，该框体区域将所述的3D产品所处的区域环绕包围。被限制在该框体层内的原料就无法向四周扩散，从而确保了所打印的3D产品的精确。最后，本专利技术打印完成后，直接通过溶剂清洗，就可以得到所打印的3D产品，非常方便。附图说明：图1是本专利技术中3D打印机的结构示意图；图2是图1中打印头的立体图；图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D产品的打印方法，其特征在于：该方法通过3D打印机(100)的打印头(1)逐层喷涂材料层，并在每层材料层喷涂完毕后，通过打印头(1)上设置的固化光线头(12)对每层打印材料层上的指定区域进行光照固化，经过不断的叠加，最后通过溶剂将所有材料层未固化的区域溶解，剩下的固化物体就是所需的3D产品(6)。

【技术特征摘要】
1.一种3D产品的打印方法，其特征在于：该方法通过3D打印机(100)的打印头(1)逐层喷涂材料层，并在每层材料层喷涂完毕后，通过打印头(1)上设置的固化光线头(12)对每层打印材料层上的指定区域进行光照固化，经过不断的叠加，最后通过溶剂将所有材料层未固化的区域溶解，剩下的固化物体就是所需的3D产品(6)。2.根据权利要求1所述的一种3D产品的打印方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：第一步，通过3D打印机(100)的打印头(1)在打印机的打印平台(2)上喷涂第一层材料层(51)；第二步，利用3D打印机(100)的打印头(1)上自带的固化光线头(12)产生的光线对第一层材料层(51)中对应的3D产品所处的区域进行光照固化，形成被打印3D产品的第一层切面(61)；第三步，不断重复第一、二步，完成后续材料层的叠加，并逐层固化3D产品(6)对应的每层切面，最终完成被打印产品的所有切面，并且该所有的切面通过固化光线头(12)产生的光线固化为成所述的3D产品(6)；上述步骤中，在打印头(1)每次喷涂完材料层后，在对材料层中对应的3D产品(6)所处的区域进行光照固化之前，先在该材料层上固化一个框体区域，该框体区域将所述的3D产品(6)所处的区域环绕包围，最终在3D产品(6)外围还形成有一个被固化成一个整体的框体(7)；第四步，通过溶剂将喷涂的整个材料层中未固化的区域溶解，剩余未被溶解的固化整体就是所打印的3D产品(6)和框体(7)。3.根据权利要求2所述的一种3D产品的打印方法，其特征在于：本方法中打印原料为凝胶状的光固化树脂，该树脂放置于容器(3)内，并通过管道(13)输入至打印头(1)中，通过打印头(1)内的原料挤出机构将原料定量挤出。4.一种3D打印机，其包括：打印头(1)、打印平台(2)、以及为打印头(1)提供打印原料的容器(3)，所述的打印头(1)通过机械臂(4)悬置于打印平台(2)上方，并实现在X/Y/Z方向上的移动，其特征在于：所述的打印头(1)包括有喷嘴(11)、以及位于喷嘴(11)旁侧的固化光线头(12)，其中所述的喷嘴(11)通过管道(13)与盛装原料的容器(3)连通，所述的固化光线头(12)可产生能固化所述原料的光线。5.根据权利要求4所述的一种3D打印机，其特征在于：所述的打印头(1)内还设置有一原料挤出机构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵舜培，
申请(专利权)人：东莞市瑞迪三维电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44