一种用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法技术

本发明专利技术公开了一种用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法，属于3D打印技术领域。该方法通过设计内部支撑结构，在打印部件之间形成空隙，设置部件连接部分的关键参数，打印完成后很容易对支撑结构进行拆除。由于设计参数的限定，支撑结构的断裂将发生在固定位置，得到的部件之间可以活动，并且不可拆卸，解决现有单喷头工艺无法实现活动组件无接缝一体成型的问题。相对多喷头活动组件打印方法，用料简单方便；相对多零件装配成为活动组件而言，减少了零件打印数量、减少工序，提高了零件间的精度、配合度和连接点的强度，提供了一种方便快捷打印一体成型活动组件的方法，拓展了单喷头3D打印装置的应用范围。喷头3D打印装置的应用范围。喷头3D打印装置的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法


[0001]本专利技术属于3D打印
，特别是对组件一体成型要求高的先进制造领域，具体地说，涉及一种用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法。

技术介绍

[0002]3D打印(3DP)，又称增材制造，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现有的3D打印先通过计算机建模软件进行建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。机械领域中，任何可分别活动的机械零件都需要设计和生产两连接面之间的连接结构，3D打印顺应零件生产趋势，已经出现一些活动结构固件的3D打印方案。而现有活动组件的3D打印，如CN106738874A一种快速去除3D打印支撑的方法，一般通过多喷头、多材料完成，并且要用到洗脱材料作为支撑结构，打印后对洗脱材料通过化学方法去除，这种打印方式的成本高、对打印机要求也高。一般单喷头打印件是单个、不可活动的零件，如果在普通单喷头3D打印机中可以方便快捷地完成活动结构组件的打印，将大大扩展小型、简单打印机的应用范围，并有效地降低成本。尤其是，通过3D打印的活动机械结构，实现了活动部件之间不可拆卸，这是传统减材制造和铸造工艺中几乎不可能实现的。这种可活动且不可拆卸的3D打印零件增加了现代结构设计的多样性。因此，在现有技术中，亟需一种新型技术方案来解决单喷头不可拆卸活动组件打印的这一问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种3D打印方法，通过设计部件间的连接部分及关键参数，打印完成后很容易对支撑结构进行拆除，使部件之间可以活动，实现单喷头3D打印不可拆卸的活动组件。通过设计内部支撑结构，在打印部件之间形成空隙，打印完成后很容易对支撑结构进行拆除，使部件之间可以活动，解决现有单喷头工艺无法实现活动组件无接缝一体成型、并且支撑结构便于拆除的问题。
[0004]本专利技术的具体技术方案是：
[0005]一种用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法，所述活动组件包括n个部件，部件间有相对活动关系且不可拆卸；包括如下步骤：
[0006]步骤1：通过3D建模软件设计打印件的各组成部件及连接部分；
[0007]步骤1.1，把各部件放在同一图纸中作为组件，使部件间满足装配完成的空间位置关系，相邻部件之间不能直接接触，相邻面的间距大于0.3mm；
[0008]步骤1.2，当相邻部件在沿喷头出料方向(Z轴)投影有重叠时，在部件的相邻面之间设计连接部分；连接部分占间隙总体积的3％～20％，由垂直相邻面的多线条组成，线条之间的最大距离不超过10mm；如果连接部分阻碍部件之间的相对运动，在部件上设计尺寸不小于10mm
×
10mm的窗口，用于后续连接部分的拆除，否则无需另外设计窗口；
[0009]步骤2：通过切片软件设置部件及连接部分的打印参数，生成文件，用于指导3D打
印机逐层打印；
[0010]步骤3：将生成文件导入单喷头3D打印机进行打印；
[0011]步骤4：拆除支撑结构，得到活动组件。
[0012]进一步地，所述的步骤2中包括设置各部件的打印参数：设置层高小于0.1～0.3mm，外壳0.8～2.0mm，填充密度10％～100％，材料选择PLA，打印速度30mm/s，打印温度200℃～210℃。
[0013]进一步地，所述的步骤2中包括设置部件间连接部分的打印参数：设置支撑悬垂角度50
°
，支撑图案走线、同心或网络，支撑墙行数1，支撑密度1％
‑
50％，支撑走线距离5
‑
15mm，支撑Z距离0.2
‑
0.4mm，支撑阶梯最小坡度角10
°
，支撑梯步阶高度0.3mm。
[0014]进一步地，所述的步骤2中包括设置其他参数：打印平台附着类型为Brim，开启打印冷却，启用回抽，回抽时Z轴抬升高度2
‑
5mm，风扇100％。
[0015]进一步地，所述的步骤4具体操作为：
[0016]当部件上没有窗口时，通过部件互相旋转或拉伸的方法解除活动限制，由于设计参数的限定，支撑结构的断裂将发生在固定位置；
[0017]当件上有窗口时，使用工具尖嘴钳拆除连接部分。
[0018]进一步地，所述活动组件包括圆环状辅助结构。
[0019]进一步地，还包括对所述打印件进行后处理，得到处理后的活动固件；
[0020]所述后处理包括以下至少一个步骤：
[0021]对所述活动固件进行余料去除处理；
[0022]对所述活动固件进行打磨抛光处理；
[0023]对所述活动固件进行预活动处理。
[0024]本专利技术的有益效果是：通过单喷头活动组件3D打印方法实现活动组件的无接缝一体成型。相对多喷头活动组件打印方法，用料简单方便；相对多零件设计装配成为活动组件而言，减少了零件打印数量、减少工序；与多零件分别3D打印相比，提高了零件间的精度、配合度和连接点的强度；与一般支撑结构在外部的3D打印方法相比，结构简单、支撑结构拆除方便。综合而言，本专利技术提高了活动组件的一体性，拓展了单喷头3D打印装置的应用范围。
附图说明
[0025]图1一种不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法流程示意图。
[0026]图2一种活动组件的剖面图。
[0027]图3一种活动组件的俯视图。
[0028]图中：1第一部件；2需要设计连接部分的间隙A；3不需要设计连接部分的间隙；4辅助凸起；5需要设计连接部分的间隙B；6第二部件。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]如图1所示，在一个活动组件的实施例中，提供了一种用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法，所述3D打印方法包括以下步骤：
[0031](1)通过3D建模软件设计打印件及连接部分。
[0032]具体地，如图2所示，本组件包括第一部件1和第二部件6，第一部件1有“蘑菇型”凸台，是连接时的凸件，第二部件6有与第一部件1匹配的腔体，是连接时的凹件，二者不可拆卸。在第一部件1和第二部件6之间设计连接部分，包括图2中的需要设计连接部分的间隙A2和需要设计连接部分的间隙B5。其中，不需要设计连接部分的间隙3和需要设计连接部分的间隙B5的间隙为0.4mm，需要设计连接部分的间隙A的间隙为1.2mm。以第二部件6的上表面为基准面，拉伸圆环状凸台，得到辅助凸起4，高0.8mm，圆环弧间距为1.0mm，作为旋转支撑体。
[0033](2)通过切片软件设置部件及连接部分的关键参数。
[0034]关键参数设置如下：
[0035]设置层高0.1mm，外壳1.2mm，填充密度15％，材料选择PLA，打印速度30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法，所述活动组件包括n个部件，部件间有相对活动关系且不可拆卸；其特征在于，包括如下步骤：步骤1：通过3D建模软件设计打印件的各组成部件及连接部分；步骤1.1，把各部件放在同一图纸中作为组件，使部件间满足装配完成的空间位置关系，相邻部件之间不能直接接触，相邻面的间距大于0.3mm；步骤1.2，当相邻部件在沿喷头出料方向投影有重叠时，在部件的相邻面之间设计连接部分；连接部分占间隙总体积的3％～20％，由垂直相邻面的多线条组成，线条之间的最大距离不超过10mm；如果连接部分阻碍部件之间的相对运动，在部件上设计尺寸不小于10mm
×
10mm的窗口，用于后续连接部分的拆除，否则无需另外设计窗口；步骤2：通过切片软件设置部件及连接部分的打印参数，生成文件，用于指导3D打印机逐层打印；步骤3：将生成文件导入单喷头3D打印机进行打印；步骤4：拆除支撑结构，得到活动组件。2.根据权利要求1所述的用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法，其特征在于，所述的步骤2中包括设置各部件的打印参数：设置层高小于0.1～0.3mm，外壳0.8～2.0mm，填充密度10％～100％，材料选择PLA，打印速度30mm/s，打印温度200℃～210℃。3.根据权利要求1所述的用于不可拆卸活动组件的单喷头3D打印方法，其特征在于，所述的步骤2中包括设置部...

【专利技术属性】
技术研发人员：张议文，房大森，韩方鑫，张成瑞，孟靖雅，漆一骏，张杰，王馨，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：