[发明专利]机体可倾斜的3D打印机在审

专利信息
申请号: 201410010948.5 申请日: 2014-01-10
公开(公告)号: CN103786342A 公开(公告)日: 2014-05-14
发明(设计)人: 康子纯 申请(专利权)人: 康子纯
主分类号: B29C67/00 分类号: B29C67/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 410006 湖南省*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 机体 倾斜 打印机
【说明书】:

技术领域:

发明涉及3D打印技术。

背景技术:

目前的3D打印机,为克服重力影响,在打印工件的悬臂和空腔部位时,都需要以粉材或光敏树脂液或特殊材质做支撑,来应付重力影响。故此,一些带有悬臂和空腔结构又不允许内部包含支撑物的设计工件,诸如中空四面体、六面体、多面体、球体和多层蜂窝结构工件,目前的3D打印机是无法打印的。更一般地说,如果设计工件所包含的悬壁或空腔的曲面法线与垂直线的夹角γ,小于某个临界角γcc由理论和经验确定),目前的3D打印机不使用粉材、光敏树脂液做支撑或用特定材料打印支撑结构,就无法打印出来。

此外,目前的3D打印工艺分为两大类,一类是铺设粉材或浸入光敏树脂液体或分层实体制造,如选择性激光烧熔(SLS)、立体光固定成型(SLA)、分层实体制造(LOM)等;另一类是不使用铺粉和光敏树脂液体的工艺,如熔融沉积成型(FDM)、微滴注射成型(Micro dropletjetting)等;此两大类3D打印工艺无法相互兼容,即通常不能在同一3D打印机上同时使用这两大类工艺。

为克服目前的3D打印机所存在的上述两大缺陷,解决3D打印机所受重为限制不能加工中空多面体、球体和多层蜂窝结构工件的问题,以及在一定程度上,使目前不能相互兼容的两大类工艺,能够兼容整合到同一3D打印机上,促成了本发明机体可倾斜的3D打印机的设计构想。

本发明提出一种机体可倾斜的3D打印机,来解决因设计工件的悬臂或空腔而引发的重力限制问题,以及目前3D打印机两大类工艺通常不兼容的问题,使得3D打印机能够加工中空多面体、球体、和多层蜂窝结构工件,以及在一定程度上,使目前3D打印机通常无法兼容的两大类工艺,能够在同一台3D打印机上得到兼容使用。

发明内容:

为克服重力对3D打印施加的不利影响,减少或消除某些设计工件内不利的支撑材料或支撑结构,打印出诸如中空四面体、六面体、多面体、球体或多层蜂窝结构的设计工件,以及在一定程度上使目前3D打印机通常无法兼容的两大类工艺,能够在同一台3D打印机上得到兼容使用,本发明提出一种新型的机体可倾斜的3D打印机设计构想。

由于将目前3D打印机通常无法兼容两大类工艺兼容到本发明机体可倾斜3D打印机上,只是本发明3D打印机的技术延伸,因此,我们只需要叙述本发明3D打印机克服重力对3D打印施加的不利影响的基本原理便够了。

本发明设计构思的基本原理,是在对待设计工件的悬壁或空腔部位时,尽量不采用粉材、光敏树脂液体或其它特定材料做支撑来克服重力,而是利用已打印成型的材质来支撑新打印的材质,即利用喷嘴将新的打印材料直接熔融喷射、注射或烧熔在已打印好的悬壁或空腔的相关部位材质上,让其承受新的打印材料的重力,这就意味着已打印的该相关部位,需处垂直地面位置;同时,3D打印喷嘴也应垂直朝向地面位置,从而使得喷嘴喷射、注射或烧熔的新的打印材料,基本落在已打印好的悬臂或空腔相关部位的材质上,结成一体。一般情形下,为实现这两个要求,需要将3D打印机安放在一个X-Y平面可转动360°,Z轴可偏转±90°的机座上,使得3D打印机在机座X-Y平面转动一定角度,就能使安放在机座上的3D打印机工作平台上的欲打印工件的任意需支撑物打印的悬臂或空腔悬空部位,就位到与机座Z轴偏转面相垂直的位置,然后偏转一定角度,使得这个悬臂或空腔悬空部位,垂直于地面,能够接受与支撑3D打印机喷嘴喷射、注射或烧熔的新的打印材料;另一方面,安放在机座上的3D打印机,仍以传统方式进行设计工件的打印,唯一的区别,是安放在可转动可偏转机座上的3D打印机的喷嘴,在机座将设计工件的需无支撑物打印的悬臂或空腔部位置于垂直地面位置时,喷嘴在此打印部位处的方向,也应接近垂直于地面,才能够将新的打印材料,在许可范围内熔融喷射、注射、烧熔在已成型的设计工件的悬臂或空腔部位的材质上。故此,在3D打印机打印时,遇到设计工件需无支撑物打印的悬臂或空腔部位,其喷嘴的打印运作,不仅有x-y平面和z轴方向的一般打印机的常规运动,还需要喷嘴方向刻意要求接近垂直地面方向的改变运作,也即相应机座X-Y平面转动和Z轴偏转,喷嘴也应有等量的x-y平面的转动和z轴偏转。

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