用于多材料的3D打印装置和用于多材料的3D打印方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于多材料的3D打印装置和用于多材料的3D打印方法。用于多材料的3D打印装置包括：材料传送单元，其包括至少两条线；材料供给单元，其用于对材料传送单元的各条线供给至少一种打印材料；厚度控制单元，其用于控制由材料供给单元供给的材料的厚度；3D打印模块，其用于将厚度被厚度控制单元控制的材料固化成预定的形状，以使位于一条线的材料固化，并且移动到另一条线，以使位于另一条线的材料固化；材料处理模块，其用于对通过3D打印模块固化的材料执行清洗或干燥；以及收集模块，其用于收集打印过程中未使用的打印材料。

3D printing device for multi material and 3D printing method for multi material

The invention relates to a 3D printing device for multi materials and a 3D printing method for multi materials. A 3D printing device for multi-material includes a material transfer unit comprising at least two lines; a material supply unit for supplying at least one printing material to each line of the material transfer unit; a thickness control unit for controlling the thickness of the material supplied by the material supply unit; and a 3D printing module for supplying the material with the material supply unit. The thickness of the material controlled by the thickness control unit solidifies into a predetermined shape so that the material situated on one line solidifies and moves to another line to solidify the material situated on another line; a material processing module for performing cleaning or drying of the material solidified through a 3D printing module; and a collection module for use therein To collect printing materials that are not used in printing.

【技术实现步骤摘要】
用于多材料的3D打印装置和用于多材料的3D打印方法
本专利技术涉及用于多材料(multiplematerials)的3D打印装置和用于多材料的3D打印方法。
技术介绍
3D打印机是出于在企业中将产品商业化之前制备原型的目的而开发的。美国的3DSystems公司作为在20世纪80年代早期开发出固化塑性液体以制得3D物体的第一台3D打印机的企业而被熟知。在早期限于塑料的材料的范围已经扩展到诸如尼龙和金属等的其它材料，进入了各种领域以及工业原型的商业化阶段。3D打印主要包括建模步骤、打印步骤和精加工(finishing)步骤。建模是使用3DCAD(计算机辅助设计)、3D建模程序、3D扫描器等的3D制图的步骤。打印是通过诸如层叠方法等的方法执行、使用在建模步骤中制得的3D图创建物体的步骤。所需的时间取决于物体的尺寸和复杂度。精加工是对所输出的物体进行增补的步骤，该步骤包括着色、表面抛光、组装局部物体等。同时，通过使二维结构逐层层叠来形成三维结构的3D打印的方法是通过堆叠粉末(聚合物粉末或金属粉末等)或者液体或纤维形式的材料的层来形成三维形状。该层越薄，可以获得的形状越精确。以下将对详细分类进行说明。材料挤出是使主要呈长丝形式的热塑性材料在喷嘴中熔融、将熔融的材料推到用于形成期望形状的部分并使该熔融的材料固化，以从下向上进行层叠的方法。该方法具有相对容易应用于各种材料的优点，但是与其它方法相比，也具有产生粗糙表面和相对较长制造时间的缺点。vat光聚合(vatphotopolymerization)法是指将激光或UV光束投射到包含可光固化液体树脂的水罐，以使与光源接触的部分固化并使该部分层叠的方法。该方法在以高的精度制备平滑且细致的表面方面具有优点，但是制造成本比其它类型的打印机高。粉末床融合(Powderbedfusion)法是指选择性激光烧结(SLS)法，其是通过激光使大量细小粉末状塑料、金属和玻璃熔融并使其固化，以使层层叠为三维形状的方法。由于SLS速度快并且使用的材料范围广，所以具有如下极好的优点：弥补了材料受限的3D打印机的缺点。然而，具有如下缺点：产品的尺寸根据粉末物质的尺寸而受到限制，并且与其它方法相比，价格非常昂贵。粘合剂喷射法是指将起到粘接剂作用的诸如胶等的粘合剂溶液喷涂到粉末状材料以使粉末粘合的方法。材料喷射法是指通过以与喷墨打印机相同的方式直接喷涂墨形式的材料形成二维结构，然后反复堆叠直到形成三维形状并通过UV光束等固化的方法。片层叠法是指通过将纸或膜形状的材料逐层堆叠、利用激光或切割器制作形状、然后重复相同的过程来制造三维形状的方法。另外，直接能量沉积(DED)法主要应用于金属，并且是指将粉末状或丝状材料直接且同时地喷涂到高能激光束的表面，以使材料熔融并使其层叠为三维形状的方法。同时，韩国专利申请No.10-2017-0010290(以下称作“现有技术”)公开了作为涉及层叠型3D打印装置的传统技术的3D陶瓷打印机和3D打印方法。现有技术是本专利技术人的专利技术，并且公开了将材料供给方法从上述vat光聚合改变成膜光聚合的光聚合打印技术，其效果是通过膜的连续供给缩短了成型时间并减少了材料的使用量。然而，现有技术的局限性在于，在各层中固化的打印材料因在单条线中供给膜而被限制为单一材料，无法对各层的层叠体进行清洗和干燥处理，从而导致难以防止材料之间的混合并难以控制材料的分布。现有技术文献专利文献专利文献1：韩国专利公开No.10-2017-0010290
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的一个目的是提供用于将打印材料选择性注射到各层的3D打印装置及其3D打印方法。本专利技术的另一目的是提供能够防止多层3D物体的层之间的打印材料混合的3D打印装置和3D打印方法。本专利技术的再一目的是提供能够容易地使3D物体从打印装置分离的3D打印装置和3D打印方法。用于解决问题的方案为了实现以上目的，本专利技术提供一种用于多材料的3D打印装置，其包括：材料传送单元，其包括至少两条线；材料供给单元，其用于对材料传送单元的各条线供给至少一种打印材料；厚度控制单元，其用于控制由材料供给单元供给的材料的厚度；以及3D打印模块，其用于将厚度被厚度控制单元控制的材料固化成预定的形状，以使位于一条线的材料固化，并且移动到另一条线，以使位于另一条线的材料固化。另外，根据本专利技术的实施方式的用于多材料的3D打印装置还可以包括材料处理模块，用于清洗通过3D打印模块而固化的材料。另外，根据本专利技术的实施方式的用于多材料的3D打印装置还可以包括材料处理模块，用于干燥通过3D打印模块而固化的材料。另外，根据本专利技术的实施方式的用于多材料的3D打印装置还可以包括收集模块，用于收集打印材料中的在打印模块处未使用的打印材料。另外，根据本专利技术的实施方式的用于多材料的3D打印装置可以应用于如下自上而下法(top-downmethod)：形成打印材料的一个层并且层叠另一层，使另一层与该一个层的底表面接触。另外，材料传送单元可以包括：至少一个辊元件，其供线卷绕；马达，其用于驱动辊元件；以及高度控制元件，其用于控制辊元件的高度。另外，材料供给单元可以包括如下类型的材料供给单元中的至少一种：注射器型，其装配有混合螺杆；挤出容器型，其装配有混合搅拌器；以及浆料供给板型，其在卷绕于材料传送单元的线转动期间将打印材料涂布到该线中的平面。另外，注射器型材料供给单元可以包括：筒体，其用于收纳打印材料；混合螺杆，其装配于筒体的内部；挤出注射器，其用于将打印材料挤出到线上；以及液压马达，其用于引导挤出注射器的竖直移动。另外，3D打印模块可以通过使位于材料传送单元的一条线的打印材料固化来形成单个层的一部分，并且与贴附于所述3D打印模块的该单个层的一部分一起移动到材料传送单元的另一条线，以便使与该单个层的一部分在相同平面接触的位于材料传送单元的另一条线的打印材料固化，从而形成包括不同组分的单个层。另外，3D打印模块可以通过使位于材料传送单元的一条线的打印材料固化来形成单个层，并且与贴附(attach)于3D打印模块的该单个层一起移动到材料传送单元的另一条线，以便使与该单个层在不同平面接触的位于材料传送单元的另一条线的打印材料固化，从而形成包括一种组分的单个层。另外，3D打印模块可以包括：发光单元；基板，其供供给有打印材料的所述线定位；构建板，其供位于所述线的打印材料贴附；打印室，其用于收纳所述发光单元、所述基板和所述构建板，所述打印室能够在与所述材料传送单元平行的方向上移动；以及真空泵，其用于移除所述打印室中的空气。另外，基板可以设置为透明材料，以便从发光单元照射的光穿过。另外，基板可以通过向上和向下移动来控制沉积于基板的顶表面的打印材料的高度。另外，构建板可以包括：凹构建板，其重复地形成有穿孔部，用于供打印材料贴附；以及凸构建板，其对应于凹构建板的待被插入的穿孔部重复地形成有突出部，其中，凸构建板和凹构建板被独立地向上和向下驱动，并且突出部被形成为比穿孔部的深度长，以便在连结凸构建板和凹构建板时分离贴附于凹构建板的材料。另外，突出部的待插入穿孔部的一端截面积小于凸构建板的底部方向上的另一端的截面积。根据本专利技术的实施方式的用于多材料的3D打印方法可以包括以下步骤：a)将打印材料从具有至少一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多材料的3D打印装置，其包括：材料传送单元，其包括至少两条线；材料供给单元，其用于对所述材料传送单元的各条线供给至少一种打印材料；厚度控制单元，其用于控制由所述材料供给单元供给的材料的厚度；3D打印模块，其用于将厚度被所述厚度控制单元控制的材料固化成预定的形状，以使位于一条线的材料固化，并且移动到另一条线，以使位于所述另一条线的材料固化；以及收集模块，其用于收集打印材料中的在所述打印模块处未使用的打印材料。

【技术特征摘要】
2017.03.24 KR 10-2017-0037964;2017.07.21 KR 10-2011.一种用于多材料的3D打印装置，其包括：材料传送单元，其包括至少两条线；材料供给单元，其用于对所述材料传送单元的各条线供给至少一种打印材料；厚度控制单元，其用于控制由所述材料供给单元供给的材料的厚度；3D打印模块，其用于将厚度被所述厚度控制单元控制的材料固化成预定的形状，以使位于一条线的材料固化，并且移动到另一条线，以使位于所述另一条线的材料固化；以及收集模块，其用于收集打印材料中的在所述打印模块处未使用的打印材料。2.根据权利要求1所述的用于多材料的3D打印装置，其特征在于，所述用于多材料的3D打印装置还包括材料处理模块以对通过所述3D打印模块固化的材料执行清洗和干燥中的一者。3.根据权利要求1所述的用于多材料的3D打印装置，其特征在于，所述材料传送单元包括：至少一个辊元件，其供所述线卷绕；马达，其用于驱动所述辊元件；以及高度控制元件，其用于控制所述辊元件的高度。4.根据权利要求1所述的用于多材料的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印模块被设置成通过使位于所述材料传送单元的一条线的打印材料固化来形成单个层的一部分，并且被设置成与贴附于所述3D打印模块的该单个层的一部分一起移动到所述材料传送单元的另一条线，以便使与该单个层的一部分在相同平面接触的位于所述材料传送单元的另一条线的打印材料固化，从而形成包括不同组分的单个层。5.根据权利要求1所述的用于多材料的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印模块被设置成通过使位于所述材料传送单元的一条线的打印材料固化来形成单个层，并且被设置成与贴附于所述3D打印模块的该单个层一起移动到所述材料传送单元的另一条线，以便使与该单个层在不同平面接触的位于所述材料传送单元的另一条线的打印材料固化，从而形成包括一种组分的单个层。6.根据权利要求1所述的用于多材料的3D打印装置，其特征在于，所述3D打印模块包括：发光单元；基板，其供供给有打印材料的所述线定位；构建板，其供位于所述线...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹熙婌，
申请(专利权)人：韩国机械研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR