[发明专利]一种适用于多材料多工艺3D打印方法及所用的打印装置

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种适用于多材料多工艺3D打印方法及所用的打印装置。

背景技术

3D打印是20世纪80年代后期逐渐兴起的一项新型制造技术，3D打印又称快速成型或增材制造技术，是将要打印物体的形貌经计算机建模转换成可控制移动或打印喷头的程序，是由计算机控制3D打印系统进行分层制造、逐层叠加获得目标三维产品。

粉末床3D打印技术的成型方法主要包括选择性激光烧结(SelectiveLaser Sintering，简称SLS)、选择性激光熔融(SelectiveLaser Melting简称SLM)和三维打印(Three-Dimensional Printing，简称3DP)三种技术，其原理是将粉末材料在可以升降的缸内铺设薄薄一层，之后在特定区域选择性的运用激光烧结或者喷射粘结剂，使其固化，之后在铺设下一层粉末，再固化，如此循环层层累积成三维实体。

近年来，3D打印的迅猛发展，粉末床3D打印也得到了快速发展，但多数停留在单材均质零件的成形层面上，而实际上大多数零部件或产品均由多种材料构成，现有粉末床3D打印工艺仅能实现单一材料的打印，无法实现多材料零件以及多材料装配体的打印，且一种打印装置仅能实现一种成型工艺，现有3D打印多数都停留在单材均质加工方面，不能实现多材料、多功能制件3D打印成型技术，缺少多材料零件3D打印装置，打印方法复杂，成型速度慢，不能直接成型。

发明内容

本发明的目的是要解决上述现有粉末床3D打印工艺仅能实现单一材料的打印，无法实现多材料零件以及多材料装配体的打印，一种打印装置仅能实现一种成型工艺，打印方法复杂，成型速度慢等问题，而提供一种适用于多材料多工艺3D打印方法及所用的打印装置。

本发明之一种适用于多材料多工艺3D打印方法所用的打印装置：是由运动床身装置、感应鼓处理装置、加热固化装置、成型台、清理器、废料仓和供料仓组成，成型台、清理器和供料仓分别设置运动床身装置上，废料仓设置在清理器下端，感应鼓处理装置和加热固化装置分别设置运动床身装置内；

运动床身装置上具有刮刀；

感应鼓处理装置包括数个粉盒、数个磁辊、感光鼓和充电辊，磁辊固定设置在粉盒上，充电辊设置在感光鼓上；

固化装置包括激光发生器、3DP打印系统和平板加热器，激光发生器、3DP打印系统和平板加热器依次设置在运动床身装置上。

本发明之一种适用于多材料多工艺3D打印方法如下：

一：建立多材料物体三维模型，并进行切片数据转换处理，生成STL格式文件，将此文件输入3D打印系统中，打印机运用软件分析得到形状信息、材料信息、工艺信息以及机床工作信息；

二：选择粉末，将内含微小磁性颗粒的金属或陶瓷粉末(例如钛合金、钴铬合金、铝合金、不锈钢等金属粉末以及三氧化二铝等陶瓷粉末)、内含微小磁性颗粒石膏粉末、ABS粉末或尼龙粉末等和内含微小磁性颗粒低温高分子粉末(例如聚乙烯蜡、松香等)，其中每种粉末内微小磁性颗粒占粉末体积百分比1％-7％，分别将三种粉末装入指定的粉盒内；

三：充电辊带有电荷，充电辊移动，充电辊与感光鼓对辊，使感光鼓带上负(正)电荷；

四：将形状信息输入控制系统中，激光发生器产生激光束，激光束经过一系列反射镜反射到感光鼓上，激光可消除感光鼓的电荷，感光鼓上经过激光照射的区域失去电荷，感光鼓表面未经照射的部位上就形成了一个带电荷的区域；

五：将材料信息输入控制系统中，其中一个粉盒和磁辊移动至贴紧感光鼓表面的位置，转动磁辊使含有磁性的粉末材料吸附在磁辊表面，粉盒内的粉末材料带有正(负)电荷；

六：当带有负(正)电荷的感光鼓与吸附带有正(负)电荷粉末材料的磁辊对滚时，感光鼓表面有电荷的部位就吸附着磁性金属粉末；

七：感光鼓移动至成型台上，并贴紧成型台滚动，成型台上带有与感光鼓表面极性相同的电荷，成型台上的电荷远大于感光鼓上的电荷，感光鼓表面的粉末材料就被吸引到成型台上；

八：感光鼓移至运动床身装置右侧，清理器将感光鼓的残留粉末清除；

九：根据相应的工艺信息，将成型台上的粉末材料固化，内含微小磁性颗粒的金属或陶瓷粉末材料区域采用激光烧结的方式，内含微小磁性颗粒石膏粉末、ABS粉末或尼龙粉末通过3DP打印系统固化，以及内含微小磁性颗粒低温高分子粉末通过3DP打印系统的平板加热器固化，完成固化后，感光鼓回位，进行下一种粉末的铺设；