[发明专利]3D堆叠打印方法及3D堆叠打印机

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术，具体为3D堆叠打印方法及3D堆叠打印机。 

背景技术

目前的3D打印技术已日趋成熟和实用化，通常采用的打印材料是热熔性材料、光固聚合物或可与第二种材料混合凝固的粉状材料，这样可以打印细度和精度不错的3D模型或产品，最小粒度甚至能达到0.2mm以下，但这样的精度使得其打印时间成本颇高，比如打印一个10cm高的物件要消耗5个小时的时间，对于大批量打印作业或打印大型物件并且精度不要求那么高的情况下无疑是个瓶颈，同时打印材料品种稀少以及打印物体性能特性有限、适用产品范围小也是制约3D打印技术推广的因素。 

发明内容

本发明为了解决目前3D打印机打印慢、耗材种类少以及适用产品范围小的问题，提供一种3D堆叠打印方法及3D堆叠打印机。通过使用预成型的预制件耗材及其辅料，对精度要求相对低的模型或产品进行快速的堆叠打印。 

本发明是采用如下技术方案实现的：3D堆叠打印方法，包括耗材的打印和辅料的打印，其中所述的耗材为预成型的预制件耗材。通过使用预成型的预制件耗材及其辅料，对精度要求相对低的模型或产品进行快速的堆叠打印。 

所述预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元，其单元形状是方块形、长方形、六角形、圆柱型、球形的等几何形状的，或者是某种可以自身连环镶嵌咬合的形状（如图3的20自身连环镶嵌咬合单元），这些堆叠打印单元可以是预制好的，也可以是通过压制、模具成型、冲压、切割裁剪等加工手段现场加工而成的。 

所述预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元可以是实心体、空心体、微孔（发泡）体、弹性体；其所用材料可以是各种金属、塑料、橡胶、陶瓷、玻璃、食材、木材以及各种人造混合材料等中的某种材料或某几种材料； 

所述预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元可以是不同颜色的同种材料或不同材料，以形成特定的功效，比如纹理、产品边缘、棱角、表面的强化、美化。所述预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元可以是不同大小的、不同形状的，比如相对于某种标准的1/2、 1/4、3/4等比例，以满足边缘、棱角等特殊位置的半行、半列、顶角、外角、内角等特殊位置的处理。

所述的辅料可以为树脂、粘合剂、溶剂、码钉、直钉、铆钉等；或者所述预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元之间可以采用激光焊接、超声波焊接、自身变形相互铆接等结合方式；或者所述预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元采用磁性材料，而实现所述预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元之间的磁性吸引的结合方式。 

在打印时根据需要在需要镂空或架空或空白处堆叠打印不加牢固固定的占位堆叠打印单元——堆叠打印配位单元。为了防止在打印过程中可能的坍塌，在打印时根据打印对象形状打印出用于防止在打印过程中模型或产品坍塌的外轮廓墙，外轮廓墙由外轮廓墙堆叠打印单元并随打印对象的打印进度而逐步打印出来。此外轮廓墙根据需要保护的打印对象形状，可以是方形的、圆桶形的，也可以是其它组合形状，此外轮廓墙也可由相互咬合镶嵌的单元组成，根据需要采用相关的接合方式，比如粘接，并根据打印对象的打印进度而逐步打印出来。 

3D堆叠打印机，包括耗材供给装置，用于承接并打印耗材的耗材打印头，辅料打印头，所述的耗材为预成型的预制件耗材即3D 堆叠打印单元，相应地所述的耗材打印头包括堆叠打印单元夹持器和与堆叠打印单元夹持器配合的堆叠打印单元推出头。在打印准备就绪时，在辅料的打印头内充满用于固定（比如粘合）堆叠打印单元的固定（比如粘合）辅料（可选用多种公知的辅料），堆叠打印单元夹持器加载通过耗材供给装置输送过来的堆叠打印单元，依据打印指令，公知的程控XYZ三轴机构将耗材打印头定位在空间某个位置，在堆叠打印单元推出头的配合下，堆叠打印单元被推出固定安置在当前打印层上，同时其依据固定方式，辅料打印头在适当的时刻和位置打印（喷涂、击打射出）出固定（比如粘合）辅料施加在堆叠打印单元上，使打印出来的堆叠打印单元被相互（比如粘合）固定。