多模型三维打印装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多模型三维打印装置和方法。升降块位于柔性工作平台上方，升降块上方设有打印机喷嘴，升降块的顶面作为打印基础平面，每个升降块在平面上紧密阵列排布形成模块化的打印平台；柔性工作平台包括底座壳体和驱动组件，每个升降块均连接一个驱动组件；导入多个物体的立体模型，确定各个立体模型的水平方向构建姿态，规划各个立体模型的构建位置、打印顺序和立体模型间的切换路径，设置打印基础平面的高度，按顺序逐个打印立体模型。本发明专利技术方法通过优化模型的构建位姿和打印顺序，借助柔性工作平台，按顺序地打印各个模型，避免传统打印反复切换模型的缺陷，减少打印时间，提高打印效率。

Multi-model 3-D Printing Device and Method

The invention discloses a multi-model three-dimensional printing device and method. The lifting block is located on the top of the flexible working platform, and there is a printer nozzle on the top of the lifting block. The top surface of the lifting block is used as the printing base plane. Each lifting block is arranged in a tight array on the plane to form a modular printing platform. The flexible working platform includes a base shell and a driving component, each lifting block is connected with a driving component. The horizontal orientation of the three-dimensional models is constructed. The positions of the three-dimensional models, the printing order and the switching paths between the three-dimensional models are planned. The height of the printing base plane is set, and the three-dimensional models are printed one by one in order. The method of the invention can print each model sequentially by optimizing the position and posture of the model and printing sequence, with the help of flexible working platform, to avoid the defect of traditional printing model switching repeatedly, reduce printing time and improve printing efficiency.

【技术实现步骤摘要】
多模型三维打印装置和方法
本专利技术涉及了三维打印
的一种打印方法，特别涉及了一种多模型三维打印装置和方法。
技术介绍
三维打印技术是一种快速原型制造技术，根据数字化模型文件，以塑料、金属粉末等为原料，通过逐层叠加的方式来制造实体模型。因为三维打印具有成本低廉、操作简单等特点，在航天航空、医疗、教育及制造业等领域得到广泛应用。多模型打印是指在一台三维打印机上打印多个模型的制造方式。传统的多模型打印是逐层地同时打印所有模型，这使得三维打印机喷嘴在打印过程中不停切换到不同的模型上，这个过程中的抬刀和切换模型操作造成打印效率低下。此现象尤其在打印多个尺寸较高的模型时更加显著。针对上述问题，传统做法是优化多模型的摆放位置，使得多模型之间切换的路程尽量缩短，但是其效果并不令人满意。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种多模型三维打印装置和方法，能避免传统多模型打印反复切换的缺陷，减少打印时间，提高打印效率。本专利技术采用以下技术方案：一、一种多模型三维打印装置：装置包括柔性工作平台、多个升降块和打印机喷嘴，升降块位于柔性工作平台上方，升降块上方设有打印机喷嘴，升降块的顶面作为打印基础平面，每个升降块在平面上紧密阵列排布形成模块化的打印平台；柔性工作平台包括底座壳体以及多个主要由构成升降支撑杆和气缸的驱动组件，每个升降块均连接一个驱动组件；每个驱动组件中，气缸固定于底座壳体内部，气缸的输出杆端朝上和升降支撑杆下端固接，升降支撑杆上端伸出底座壳体后和升降块固定连接。不同相邻的升降块相组合构成不同模型的打印基础平面。所述的升降块为正方形。在升降块顶面为平面，在各个驱动组件带动所有升降块上升到最高处时，所有升降块顶面处于同一平面。相邻升降块之间沿水平面上不存在间隙。二、一种多模型三维打印方法：所述方法采用上述打印装置，所述方法具体步骤如下：1)导入多个物体的立体模型；2)确定各个立体模型的水平方向构建姿态；3)规划各个立体模型的构建位置、打印顺序和立体模型间的切换路径；4)设置打印基础平面的高度；5)按顺序逐个打印立体模型。本专利技术通过优化模型的构建位姿和打印顺序，借助柔性工作平台，按顺序逐个打印模型，能避免传统多模型打印反复切换的缺陷，减少打印时间，提高打印效率。所述步骤2)，确定各个立体模型的水平方向构建姿态，具体为：2-1、首先，获得立体模型在打印基础平面上的正投影轮廓；2-2、其次，通过在打印基础平面上平移和旋转立体模型，旋转时绕垂直于打印基础平面的轴线旋转，正投影轮廓在打印基础平面上所占据的升降块个数最少的平面摆放姿态作为立体模型的水平方向构建姿态，并对各个立体模型的水平方向构建姿态进行排布，且使得不同立体模型的水平方向构建姿态不交叉占据同一升降块。所述步骤2-2中，正投影轮廓在打印基础平面上所占据的升降块包含了正投影轮廓与正投影轮廓相交但不相切以及在正投影轮廓内的升降块。所述步骤3)，规划立体模型的构建位置、打印顺序和立体模型间的切换路径，具体为：3-1、每个立体模型的水平方向构建姿态下对应占据的升降块组成一升降块组，该升降块组的顶面作为该立体模型的打印平面；以立体模型所对应的升降块组进行拼接，使得最终的拼接图案的外接圆和内接圆的直径差值最小。升降块组在拼接图案中的位置就是立体模型在柔性平台上的构建位置。3-2、选择在打印平面一角的立体模型为起始打印模型，打印顺序为在所有立体模型的布置下打印机喷嘴以沿一条近似S形路径遍历打印各个立体模型，例如从最左端到最右端，再向下移一位立体模型，再从最右端到最左端，再向下移一位立体模型，依次类推顺序形成近似S形路径打印；且在打印顺序中前后相邻两个立体模型之间采用以下方式建立切换路径，打印机喷嘴沿切换路径移动：以前一立体模型的最高点为前一立体模型的打印结束位置，即作为切换路径的起点，以前一立体模型的打印结束位置在打印基础平面上的投影点为圆心、直径不断扩大作圆，以圆与后一立体模型在打印基础平面上的正投影轮廓刚相切的切点为后一立体模型的打印起始位置，即作为切换路径的终点，以前一立体模型的打印结束位置到后一立体模型的打印起始位置的立体连线作为切换路径。所述步骤4)中，设置工作平面的高度为所导入模型的最大尺寸高度。准备打印时，所有升降块从起始位置上升，使其上表面与工作平面平齐。所述步骤5)中，按顺序逐个打印立体模型，具体为：开始打印开始时，通过各个驱动组件带动所有升降块上升到最高处再进行打印，在每打印完一个立体模型后，该立体模型对应的升降块组会带动立体模型下降到最低处位置，再打印下一个立体模型，以防止接下来的打印过程中打印机喷嘴与完成打印的模型干涉碰撞。本专利技术的有益效果是：本专利技术中借助了三维打印用的柔性工作平台。平台由多个升降块排列组合而成，位于三维打印机的成型区域下方，取代了原来的打印机基板；升降块的升降运动可控。本专利技术提供的多模型三维打印方法，通过优化模型的构建位姿和打印顺序，借助柔性工作平台，按顺序地打印各个模型，避免传统打印反复切换模型的缺陷，减少打印时间，提高打印效率。附图说明图1为本专利技术打印方法流程示意图。图2为使用本专利技术方法的实施例打印多个立体模型示意图。图3为确定立体模型在水平方向构建姿态的示意图。图3(a)为立体模型的立体图，图3(b)为立体模型的平面图。图4为规划多个立体模型的构建位置、打印顺序和确定立体模型间的切换路径的示意图。图5为打印完一个立体模型后准备切换到下一个立体模型的示意图。图6为打印完一个立体模型后喷嘴切换到下一个立体模型的示意图。图中的标记：1：柔性工作平台；2：升降块；3：模型I；4：模型II；5：模型III；6：模型III底面轮廓线；7：模型III对应升降块组；8：切换路径的起点；9：切换路径的终点；10：打印机喷嘴。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施中，方法借助了一种新的打印装置，如图2所示，打印装置包括柔性工作平台1、多个升降块2和打印机喷嘴10，升降块2位于柔性工作平台1上方，升降块2上方设有用于三维打印的打印机喷嘴10，升降块2的顶面作为打印基础平面，升降块2为正方形，每个升降块2在平面上紧密阵列排布形成模块化的打印平台，不同相邻的升降块2相组合构成一组，作为不同模型的打印基础平面。柔性工作平台1由多个升降块2排列组合而成，位于三维打印机的成型区域下方，取代了原来的打印机基板。升降块2受到控制进行升降运动。柔性工作平台1具体包括底座壳体以及多个主要由构成升降支撑杆和气缸的驱动组件，每个升降块2均连接一个驱动组件，由各个驱动组件带动升降块2上下升降运动；每个驱动组件中，气缸固定于底座壳体内部，气缸的输出杆端朝上和升降支撑杆下端固接，升降支撑杆上端伸出底座壳体后和升降块2固定连接。参照图1，本专利技术打印实施具体步骤如下：S1、导入多个立体模型，即向打印机中导入需要打印的多个模型。S2、确定立体模型的水平方向的构建姿态。模型的水平方向构建姿态指的是立体模型只能通过在打印基础平面上平移和旋转来改变姿态；此时的构建姿态是相对于升降块2来描述的。参照图3，确定模型III5的水平方向构建姿态具体方法为：首先，可获得模型III5在水平面上的正投影轮廓线，即模型III底面轮廓线6。其次，平移和绕竖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模型三维打印装置，其特征在于：包括柔性工作平台(1)、多个升降块(2)和打印机喷嘴(10)，升降块(2)位于柔性工作平台(1)上方，升降块(2)上方设有打印机喷嘴(10)，升降块(2)的顶面作为打印基础平面，每个升降块(2)在平面上紧密阵列排布形成模块化的打印平台；柔性工作平台(1)包括底座壳体以及多个主要由构成升降支撑杆和气缸的驱动组件，每个升降块(2)均连接一个驱动组件；每个驱动组件中，气缸固定于底座壳体内部，气缸的输出杆端朝上和升降支撑杆下端固接，升降支撑杆上端伸出底座壳体后和升降块(2)固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种多模型三维打印装置，其特征在于：包括柔性工作平台(1)、多个升降块(2)和打印机喷嘴(10)，升降块(2)位于柔性工作平台(1)上方，升降块(2)上方设有打印机喷嘴(10)，升降块(2)的顶面作为打印基础平面，每个升降块(2)在平面上紧密阵列排布形成模块化的打印平台；柔性工作平台(1)包括底座壳体以及多个主要由构成升降支撑杆和气缸的驱动组件，每个升降块(2)均连接一个驱动组件；每个驱动组件中，气缸固定于底座壳体内部，气缸的输出杆端朝上和升降支撑杆下端固接，升降支撑杆上端伸出底座壳体后和升降块(2)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种多模型三维打印装置，其特征在于：不同相邻的升降块(2)相组合构成不同模型的打印基础平面。3.根据权利要求1所述的一种多模型三维打印装置，其特征在于：所述的升降块(2)为正方形。4.根据权利要求1所述的一种多模型三维打印装置，其特征在于：在升降块(2)顶面为平面，在各个驱动组件带动所有升降块(2)上升到最高处时，所有升降块(2)顶面处于同一平面。5.一种多模型三维打印方法，其特征在于：所述方法采用以下打印装置：装置包括柔性工作平台(1)、多个升降块(2)和打印机喷嘴(10)，升降块(2)位于柔性工作平台(1)上方，升降块(2)上方设有打印机喷嘴(10)，升降块(2)的顶面作为打印基础平面，每个升降块(2)在平面上紧密阵列排布形成模块化的打印平台；柔性工作平台(1)包括底座壳体以及多个主要由构成升降支撑杆和气缸的驱动组件，每个升降块(2)均连接一个驱动组件；每个驱动组件中，气缸固定于底座壳体内部，气缸的输出杆端朝上和升降支撑杆下端固接，升降支撑杆上端伸出底座壳体后和升降块(2)固定连接；所述方法具体步骤如下：1)导入多个物体的立体模型；2)确定各个立体模型的水平方向构建姿态；2-1、首先，获得立体模型在打印基础平面上的正投影轮廓；2-2、其次，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅建中，叶潇翔，褚建农，沈洪垚，
申请(专利权)人：浙江大学，红河创新技术研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33