一种基于凝胶环境的无支撑3D打印系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，包括箱体、Z轴移动组件、X轴移动组件、Y轴移动组件、第一针筒以及第一打印喷头，Z轴移动组件固定安装在X轴移动组件上，X轴移动组件固定安装在Y轴移动组件上，Y轴移动组件固定安装在箱体上，第一打印喷头固定安装在第一针筒上并与第一针筒连通，箱体的容腔中存储有凝胶，第一针筒存储有光敏树脂，第一针筒固定安装在Z轴移动组件上，Z轴移动组件用于驱动第一针筒以及第一打印喷头沿Z轴方向移动。本发明专利技术可实现无支撑3D打印，其打印效率高。相应地，本发明专利技术还提供一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印方法。

A unsupported 3D printing system and method based on gel environment

【技术实现步骤摘要】
一种基于凝胶环境的无支撑3D打印系统及方法
本专利技术涉及3D打印
，具体而言，涉及一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统及方法。
技术介绍
目前市面上的针对于塑料的主流3D打印技术主要有FDM(FusedDepositionModeling，熔融沉积)、SLA(StereoLithographyApparatus，光敏树脂选择性固化)及DLP(DigitalLightProcession，数字光处理)。其中，SLA和DLP技术虽然具备高精度(±0.02mm)以及高光滑度的表面，但因为其是在树脂环境中通过紫外光定点照射而成型的，所以在打印角度大于等于60°以上的模型结构时必须添加支撑，否则会造成悬空部分下沉的后果，其步骤繁琐，打印效率低下。
技术实现思路
基于此，为了解决现有3D打印机技术需要添加支撑，效率低下的问题，本专利技术提供了一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统及方法，其具体技术方案如下：一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，包括箱体、Z轴移动组件、X轴移动组件以及Y轴移动组件，所述Z轴移动组件固定安装在所述X轴移动组件上，所述X轴移动组件固定安装在所述Y轴移动组件上，所述Y轴移动组件固定安装在所述箱体上，所述X轴移动组件用于驱动所述Z轴移动组件沿X轴方向移动，所述Y轴移动组件用于驱动所述X轴移动组件沿Y轴方向移动，所述基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统还包括第一针筒以及第一打印喷头，所述第一打印喷头固定安装在所述第一针筒上并与所述第一针筒连通，所述箱体的容腔中存储有凝胶，所述第一针筒存储有光敏树脂，所述第一针筒固定安装在所述Z轴移动组件上，所述Z轴移动组件用于驱动所述第一针筒以及所述第一打印喷头沿Z轴方向移动。其中，光敏树脂的密度与凝胶的密度相等或相近。由于光敏树脂的密度与凝胶的密度相等或相近，故而将光敏树脂注入到凝胶时，可以处于悬浮状态。通过第一针筒以及第一打印喷头将光敏树脂注入到凝胶当中，然后通过算法控制第一打印喷头的移动路径，可以勾勒出模型形状。此时，在凝胶之中的光敏树脂仍处于液态。再通过紫外光照射凝胶中的光敏树脂，光敏树脂由液态转换成固态，而凝胶仍处在液态中，即可以将模型从凝胶中取出，实现无支撑3D打印，从而简化打印步骤，提高打印效率。进一步地，所述基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统还包括第二针筒以及第二打印喷头，所述第二打印喷头固定安装在所述第二针筒上并与所述第二针筒连通，所述第二针筒存储有光敏树脂，所述第二针筒固定安装在所述Z轴移动组件上。进一步地，所述第一针筒存储的光敏树脂为柔性光敏树脂，所述第二针筒存储的光敏树脂为刚性光敏树脂。进一步地，所述第一打印喷头以及第二打印喷头均为微型打印喷头。进一步地，所述X轴移动组件包括X轴滑轨，所述Y轴移动组件包括Y轴滑轨，所述X轴滑轨以及所述Y轴滑轨均为上银滑轨。相应地，本专利技术还提供一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印方法，其包括如下步骤：根据预设移动路径控制第一打印喷头以及第二打印喷头移动并通过第一打印喷头以及第二打印喷头将光敏树脂注入到凝胶中，以勾勒模型形状；利用紫外光照射模型形状，直至光敏树脂凝固。进一步地，所述打印喷头的移动通过Z轴移动组件、X轴移动组件以及Y轴移动组件实现，所述X轴移动组件用于驱动所述Z轴移动组件沿X轴方向移动，所述Y轴移动组件用于驱动所述X轴移动组件沿Y轴方向移动，所述Z轴移动组件用于驱动所述第一打印喷头以及所述第二打印喷头沿Z轴方向移动。进一步地，所述光敏树脂包括柔性光敏树脂以及刚性光敏树脂，所述柔性光敏树脂存储在第一针筒中，所述刚性光敏树脂存储在第二针筒中，所述第一打印喷头固定安装在所述第一针筒上并与所述第一针筒连通，所述第二打印喷头固定安装在所述第二针筒上并与所述第二针筒连通。进一步地，所述紫外光的波长范围在395nm-405nm之间。相应地，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的基于凝胶态环境的无支撑3D打印方法。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。图1是本专利技术一实施例中一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统的整体结构示意图；图2是本专利技术一实施例中一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统的部分结构关系示意图；图3是本专利技术一实施例中一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统的整体结构立体示意图；图4是本专利技术一实施例中一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印方法的整体流程示意图。附图标记说明：1、Y轴移动组件；2、X轴移动组件；3、Z轴移动组件；4、第一针筒；5、第一打印喷头；6、第二针筒；7、第二打印喷头；8、箱体。具体实施方式为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。目前市面上的针对于塑料的主流3D打印技术主要有FDM、SLA及DLP。其中，SLA和DLP技术虽然具备高精度(±0.02mm)以及高光滑度的表面，但因为其是在树脂环境中通过紫外光定点照射而成型的，所以在打印角度大于等于60°以上的模型结构时必须添加支撑，否则会造成悬空部分下沉的后果，其步骤繁琐，打印效率低下。在打印完成后，需要人工剪断支撑后，然后再利用超声波清洗机去除支撑留下的印子，其去除支撑方面的步骤也十分繁琐，费时费力。以FDM为基础的3D技术则是采用双喷头打印两种材料，一种是模型材料，另一种则是水溶性支撑材料。其缺陷在于，一是FDM打印精度和表面光滑度低，即使使用水溶性材料作为支撑，支撑去除后表面也十分粗糙；二是打印完后需要将水溶性支撑材料长时间(1-2小时)浸泡到70摄氏度以上水中，才能将支撑去除。三是水溶性支撑材料极易受潮，保存起来很不方便。如图1、图2以及图3所示，本专利技术一实施例中的一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，包括箱体8、Z轴移动组件3、X轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，包括箱体、Z轴移动组件、X轴移动组件以及Y轴移动组件，所述Z轴移动组件固定安装在所述X轴移动组件上，所述X轴移动组件固定安装在所述Y轴移动组件上，所述Y轴移动组件固定安装在所述箱体上，所述X轴移动组件用于驱动所述Z轴移动组件沿X轴方向移动，所述Y轴移动组件用于驱动所述X轴移动组件沿Y轴方向移动，其特征在于，所述基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统还包括第一针筒以及第一打印喷头，所述第一打印喷头固定安装在所述第一针筒上并与所述第一针筒连通，所述箱体的容腔中存储有凝胶，所述第一针筒存储有光敏树脂，所述第一针筒固定安装在所述Z轴移动组件上，所述Z轴移动组件用于驱动所述第一针筒以及所述第一打印喷头沿Z轴方向移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，包括箱体、Z轴移动组件、X轴移动组件以及Y轴移动组件，所述Z轴移动组件固定安装在所述X轴移动组件上，所述X轴移动组件固定安装在所述Y轴移动组件上，所述Y轴移动组件固定安装在所述箱体上，所述X轴移动组件用于驱动所述Z轴移动组件沿X轴方向移动，所述Y轴移动组件用于驱动所述X轴移动组件沿Y轴方向移动，其特征在于，所述基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统还包括第一针筒以及第一打印喷头，所述第一打印喷头固定安装在所述第一针筒上并与所述第一针筒连通，所述箱体的容腔中存储有凝胶，所述第一针筒存储有光敏树脂，所述第一针筒固定安装在所述Z轴移动组件上，所述Z轴移动组件用于驱动所述第一针筒以及所述第一打印喷头沿Z轴方向移动。


2.如权利要求1所述的一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，其特征在于，所述基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统还包括第二针筒以及第二打印喷头，所述第二打印喷头固定安装在所述第二针筒上并与所述第二针筒连通，所述第二针筒存储有光敏树脂，所述第二针筒固定安装在所述Z轴移动组件上。


3.如权利要求2所述的一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，其特征在于，所述第一针筒存储的光敏树脂为柔性光敏树脂，所述第二针筒存储的光敏树脂为刚性光敏树脂。


4.如权利要求3所述的一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，其特征在于，所述第一打印喷头以及第二打印喷头均为微型打印喷头。


5.如权利要求4所述的一种基于凝胶态环境的无支撑3D打印系统，其特征在于，所述X轴移动组件包括X...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炫玮，李剑浩，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44