[发明专利]一种基于磁性小球的3D打印机构及打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印机构及打印方法，更具体涉及能够快速低成本的实现3D打印，以及能够实现打印材料100%回收利用的3D打印机构。

背景技术

随着社会科技的发展，现在一些大型模型展、沙盘展、楼盘展等，都是以传统的方式制作，不仅费时费力，制作成本高，而且当其不用时，材料不能实现循环再利用；一当制作成型，这模型便不能再次修改。因此，具有能够快速实现3D打印，打印成本低廉，且能够实现打印材料循环利用的3D打印机越来越受到人们的关注。在这劳动成本越来越高、倡导创建节约型的社会里，高效节能的3D打印机无疑能减轻不少企业的经济负担。

目前市场上的大型模型展览越来越多，特别是新建楼盘的开盘，历史博物馆里的历史建筑复原等领域应用非常广泛，在军事方面的运用也很广泛，沙盘模型演练是一场战争演练的基础。但是现有的三维模型制作技术也存在很大的问题，如废弃材料不能实现回收利用，制作的成本过高，制作的时间周期过长，有待改进。此外，其完全不向观众展示3D模型制作过程，对于一些具有建筑模型，向观众开放制作过程可以很好吸引他们的注意力，增加产品展览的吸引率，以更好地推广产品。要改善上述传统方法的不足之处，需要3D打印机能够适应快节奏的社会需求，快速高效的实现3D打印，并且实现废弃材料的完全回收利用。在某些特定的场合，还能够面向观众，将3D模型的制作过程完全的展现给观众，已达到更好的展览效果。

发明内容

本发明的目的是解决现有市场上制作三维模型的时，费时费力，成本高，废弃材料不能循环利用，且不能做到面向观众展现其三维制作过程等问题。本发明提供一种可以实现快速高效、低成本的制作三维模型物体的3D打印机，其3D打印的全过程面向观众，且其废弃材料经过消磁处理后，可以再次给予利用。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于磁性小球和投影的3D打印机构，它包括：两个第一步进电机、两个第二步进电机、第三步进电机、两个第一支撑架、两个第二支撑架、第三支撑架、第四支撑架、霍尔元器件、小球磁化头、小球容器、压力传感器、数据处理器和显示终端；

第一支撑架为丝杆，第一支撑架与第一步进电机相连，第一步进电机与数据处理器相连，两个第二支撑架分别安装在两个第一支撑架上，数据处理器通过第一步进电机驱动第一支撑架转动，使得两个第二支撑架在第一支撑架上上下运动；第二支撑架为丝杆，第二支撑架与第二步进电机相连，第二步进电机与数据处理器相连，第三支撑架的两端分别安装在两个第二支撑架上，数据处理器通过第二步进电机驱动第二支撑架转动，使得第三支撑架在第二支撑架上前后运动；第四支撑架安装在第三支撑架上，第三步进电机安装在第四支撑架上，第三步进电机与数据处理器相连，数据处理器通过第三步进电机驱动第四支撑架在第三支撑架上左右运动；所述霍尔元器件和小球磁化头均固定在第四支撑架上，霍尔元器件和小球磁化头分别与数据处理器相连，霍尔元器件检测待打印处的磁场强度及方向并将磁场强度及方向传送给数据处理器，数据处理器根据待打印处的磁场强度及方向计算待打印处小球所需的磁场强度及方向，并将待打印处小球所需的磁场强度及方向传给小球磁化头；数据处理器和显示终端相连；压力传感器安装在小球容器的底部，压力传感器与数据处理器相连，通过小球容器底部的压力计算小球容器内小球剩余数量。

进一步地，上述打印机构还包括投影仪，投影仪与数据处理器相连，数据处理器根据实际物体的颜色控制投影仪对打印好的三维模型进行投影。

上述打印机构的打印方法，包括以下步骤：

1）预先将待打印三维模型及实际物体的颜色存入数据处理器，数据处理器将其设计三维模型发送至显示终端，显示终端显示待打印三维模型；

2）数据处理器根据上述三维模型驱动两个第一步进电机、两个第二步进电机、第三步进电机13转动，使得小球磁化头运动至预设零点位置，即                                                位置处；

3）霍尔元器件检测待打印处的磁场强度及方向为：，并将磁场强度及方向信息传输给数据处理器，数据处理器将磁化强度和方向传送给小球磁化头，其中，表示待打印处的磁场强度及方向，表示待打印小球的磁化强度和方法，分别为x、y、z方向上的磁场强度，x、y、z分别表示三维坐标系中的三个方向基矢量；

4）小球磁化头根据步骤3中数据处理器计算的磁场强度和方向磁化小球，磁化后的小球在磁力作用下落到待打印位置处；