三维打印机、打印方法及三维物体技术

本发明专利技术提供一种三维打印机、该三维打印机的打印方法以及利用这种打印方法打印的三维物体，三维打印机包括：打印平台，用于承载三维物体；第一材料打印头，用于挤出第一材料在打印平台上一层一层地打印三维物体；激光打孔器，用于在三维物体的成型层上生成连接位置孔，连接位置孔在深度方向上至少延伸在相邻两层成型层之间，并且连接位置孔的深度大于一层成型层的厚度；第二材料打印头，用于对连接位置孔填充第二材料；加热装置，用于加热打印平台上的第一材料。在打印三维物体内部成型层之间嵌入增强结构，增强了三维物体在垂直方向上强度，从而提高了打印三维物体各成型层之间的连接强度，提高了打印三维物体的整体强度。

Three-Dimensional Printer, Printing Method and Three-Dimensional Object

【技术实现步骤摘要】
三维打印机、打印方法及三维物体
本专利技术涉及三维打印领域，具体地说，是涉及一种三维打印机、该三维打印机的打印方法以及利用这种打印方法打印的三维物体。
技术介绍
三维打印机是一种利用快速成型技术进行打印三维物体的设备，其以数字模型为基础，利用塑料或金属粉末等材料，逐层地打印出三维物体。三维打印的过程首先是通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，再根据分析截面信息得到加工路径，从而指导打印机逐层打印。按照工作原理的不同，其所利用的快速成型技术有熔融沉积成型、选择性激光烧结成型、光固化成型等。作为三维打印技术的代表，熔融沉积成型(FusedDepositionModeling，FDM)是一种通过熔融丝料叠加堆积而形成三维实体模型的工艺，其主要是将线状丝材通过高温喷嘴，利用线材的连续挤压，将熔融状的材料通过喷嘴出口挤出，然后熔融状材料层层堆积产生三维物体。由于采用分层堆积的方法，打印成型时间一般都很长。打印层的层与层之间连接仅仅是通过熔融状的材料黏结后冷却，由于层与层之间的材料温度不同，因此打印出来的物体强度较低。而且层与层之间的局部细节特别容易分层，层与层之间黏结不到一体。目前有一种利用在熔融沉积成型打印中加入碳纤维等材料来增加打印物体的强度，但是目前碳纤维材料的加入只是采用在打印层与层之间加入，仍然没有解决相邻层之间的分层以及层厚方向的强度问题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种三维打印机，提高打印三维物体各成型层之间的连接强度，旨在提高打印三维物体的整体强度。本专利技术的第二目的是提供一种上述三维打印机的打印方法，从而提高打印三维物体各成型层之间的连接强度，旨在提高打印三维物体的整体强度。本专利技术的第三目的是提供一种利用上述三维打印机的打印方法打印的三维物体，提高打印三维物体各成型层之间的连接强度，从而提高打印三维物体的整体强度。为了实现上述的第一目的，本专利技术提供一种三维打印机，包括：打印平台，用于承载三维物体；第一材料打印头，用于挤出第一材料在打印平台上一层一层地打印三维物体；激光打孔器，用于在三维物体的成型层上生成连接位置孔，连接位置孔在深度方向上至少延伸在相邻两层成型层之间，并且连接位置孔的深度大于一层成型层的厚度；第二材料打印头，用于对连接位置孔填充第二材料；加热装置，用于加热打印平台上的第一材料。由以上方案可见，三维打印机利用激光打孔器在三维物体的成型层上生成连接位置孔，且对连接位置孔填充第二材料，即在所打印的三维物体内部成型层之间嵌入了增强结构，有效避免了三维物体的层与层之间容易分层的现象，增强了三维物体在垂直方向上强度，从而提高了打印三维物体各成型层之间的连接强度，提高了打印三维物体的整体强度。进一步的方案是，连接位置孔的深度大于两层成型层的厚度。进一步的方案是，连接位置孔的深度小于三层成型层的厚度。更进一步的方案是，第二材料与连接位置孔在靠近第二材料打印头的一端形成一凹陷位置，凹陷位置朝远离第二材料打印头方向凹入，凹陷位置填充第一材料。更进一步的方案是，第二材料的粒子直径或粒子长度大于一层成型层的厚度。更进一步的方案是，第二材料为碳纤维材料、金属粉末材料、光固化材料、短纤维材料、陶瓷材料中的一种。更进一步的方案是，连接位置孔位于三维物体的内部。更进一步的方案是，连接位置孔的深度方向垂直于打印平台。为了实现上述的第二目的，本专利技术提供一种三维打印机的打印方法，其中三维打印机包括：打印平台，用于承载三维物体；第一材料打印头，用于挤出第一材料在打印平台上一层一层地打印三维物体；激光打孔器，用于在三维物体的成型层上生成连接位置孔，连接位置孔在深度方向上至少延伸在相邻两层成型层之间，并且连接位置孔的深度大于一层成型层的厚度；第二材料打印头，用于对连接位置孔填充第二材料；加热装置，用于加热打印平台上的第一材料；打印方法包括：打印三维物体步骤：通过第一材料打印头将第一材料按照设定的方案在打印平台上一层一层地打印三维物体；打孔步骤：通过激光打孔器按照设定的方案在成型层上生成连接位置孔；打印增强结构步骤：通过第二材料打印头按照设定的方案对连接位置孔填充第二材料，同时加热装置对打印平台上的第一材料加热。由以上方案可见，三维打印机的打印方法在所打印的三维物体内部成型层之间嵌入有增强结构，有效避免了三维物体的层与层之间容易分层的现象，增强了三维物体在垂直方向上强度，从而提高了打印三维物体各成型层之间的连接强度，提高了打印三维物体的整体强度。为了实现上述的第三目的，本专利技术提供一种三维物体，经过三维打印机打印获得，三维物体包括成型层和增强结构，增强结构位于三维物体的内部，并且增强结构至少连接着两层成型层。由以上方案可见，三维物体的内部嵌入有增强结构，该增强结构至少连接着两层成型层，有效避免了三维物体的层与层之间容易分层的现象，增强了三维物体在垂直方向上强度，从而提高了打印三维物体各成型层之间的连接强度，提高了打印三维物体的整体强度。附图说明图1是本专利技术三维打印机实施例中三维物体在打印平台上的结构图。图2是本专利技术三维打印机实施例的第一工作状态剖视图。图3是本专利技术三维打印机实施例的第二工作状态剖视图。图4是本专利技术三维打印机实施例的第三工作状态剖视图。图5是本专利技术三维打印机实施例的第四工作状态剖视图。图6是本专利技术三维打印机实施例的第五工作状态剖视图。图7是本专利技术三维打印机实施例的第六工作状态剖视图。图8是本专利技术三维打印机实施例的第七工作状态剖视图。图9是图8中在A处的放大图。图10是本专利技术三维打印机的打印方法实施例的工作流程图。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施方式三维打印机实施例：参见图1至图4以及图9，三维打印机包括打印平台1、第一材料打印头3、激光打孔器4、第二材料打印头5和加热装置(未标示)，打印平台1用于承载打印的三维物体2，第一材料打印头3用于挤出第一材料在打印平台1上一层一层地打印三维物体2，激光打孔器4用于在三维物体2的成型层21上生成连接位置孔22，该连接位置孔22在深度方向上至少延伸在相邻两层成型层21之间，并且连接位置孔22的深度大于一层成型层21的厚度，优选地，连接位置孔22的深度大于两层成型层21的厚度且小于三层成型层21的厚度。本实施例连接位置孔22位于三维物体2的内部，而且连接位置孔22的深度方向可垂直于打印平台1。第二材料打印头5用于对连接位置孔22填充第二材料23，本实施例第二材料23与连接位置孔22在靠近第二材料打印头5的一端形成一凹陷位置24，该凹陷位置24朝远离第二材料打印头5方向凹入，凹陷位置24可填充入第一材料。第二材料23的粒子直径或粒子长度大于一层成型层21的厚度，优选地，第二材料23为碳纤维材料、金属粉末材料、光固化材料、短纤维材料、陶瓷材料中的一种。本实施例加热装置用于加热打印平台1上的第一材料。参见图2至图7，控制第一材料打印头3挤出第一材料在打印平台1上打印三层成型层21后，激光打孔器4开始在第三成型层21上生成多个连接位置孔22，直至连接位置孔22贯穿第三和第二成型层21并延伸至第一成型层21，即与打印平台1相黏贴的成型层21，因此连接位置孔22的深度大于两层成型层21的厚度且小于三层成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.三维打印机，包括：打印平台，用于承载三维物体；其特征在于，所述三维打印机还包括：第一材料打印头，用于挤出第一材料在所述打印平台上一层一层地打印所述三维物体；激光打孔器，用于在所述三维物体的成型层上生成连接位置孔，所述连接位置孔在深度方向上至少延伸在相邻两层所述成型层之间，并且所述连接位置孔的深度大于一层所述成型层的厚度；第二材料打印头，用于对所述连接位置孔填充第二材料；加热装置，用于加热所述打印平台上的所述第一材料。

【技术特征摘要】
1.三维打印机，包括：打印平台，用于承载三维物体；其特征在于，所述三维打印机还包括：第一材料打印头，用于挤出第一材料在所述打印平台上一层一层地打印所述三维物体；激光打孔器，用于在所述三维物体的成型层上生成连接位置孔，所述连接位置孔在深度方向上至少延伸在相邻两层所述成型层之间，并且所述连接位置孔的深度大于一层所述成型层的厚度；第二材料打印头，用于对所述连接位置孔填充第二材料；加热装置，用于加热所述打印平台上的所述第一材料。2.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：所述连接位置孔的深度大于两层所述成型层的厚度。3.根据权利要求2所述的三维打印机，其特征在于：所述连接位置孔的深度小于三层所述成型层的厚度。4.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：所述第二材料与所述连接位置孔在靠近所述第二材料打印头的一端形成一凹陷位置，所述凹陷位置朝远离所述第二材料打印头方向凹入，所述凹陷位置填充所述第一材料。5.根据权利要求1所述的三维打印机，其特征在于：所述第二材料的粒子直径或粒子长度大于一层所述成型层的厚度。6.根据权利要求5所述的三维打印机，其特征在于：所述第二材料为碳纤维材料、金属粉末材料、光固化材料、短纤维材料、陶瓷材料中的一种。7.根据权利要求1至6任一项所述的三...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永刚，苏健强，
申请(专利权)人：珠海天威飞马打印耗材有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44