[发明专利]一种金属3D打印机的多维度打印平台及调整与打印方法

说明书

本发明公开了一种金属3D打印机的多维度打印平台及调整与打印方法；打印平台系统包括一打印平台、支撑在打印平台底面的结构相同的三组并联的丝杆；三组并联的丝杆的端部分别与打印平台的底面通过万向关节机构连接；该三组并联的丝杆分别以打印平台的中心为中心点，呈等边三角形分布，构成ABC三个支点支撑一个平面；该三组并联的丝杆在Z轴方向的运动行程，由各自独立的步进电机根据脉冲信号控制，以改变各并联的丝杆在Z轴方向的行程长度，完成打印平台相对于水平面高度及角度的多维调节，从而实现对多维度旋转平台的精确控制。当各电机的脉冲信号同步时，平台实现垂直升降运动；当各电机的脉冲信号不同步时，平台便可实现多维度旋转。

技术领域

本发明涉及3D打印机打印平台，尤其涉及一种金属3D打印机的多维度打印平台及调整与打印方法。

背景技术

3D打印技术，属于快速成形技术的一种，它是一种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，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。3D打印技术已被广泛地应用于模具制造、工业设计等领域，而且正逐渐向航空航天，牙科和医疗等高尖端邻域发展，发展速度十分迅猛。

3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。但是传统的3D打印机结构(由水平运动的X、Y 轴和垂直升降的Z轴组成)并不灵活，无法支持各种复杂的模型的打印；并且在打印某些悬空或者悬角较大的模型时，会大大降低打印成功率；大量的打印支撑也在一定程度上限制了打印模型的精度和美观。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种金属3D打印机的多维度打印平台及调整与打印方法。采用三根并联丝杆控制打印平台的升降，旋转和倾斜的多维调节，实现五轴金属3D打印，避免复杂金属3D 打印零件添加大量支撑结构，以此来提高金属3D打印机的打印能力、打印质量和打印成功率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种金属3D打印机的多维度打印平台，包括密封打印仓及其内的激光打印系统、打印平台系统；所述打印平台系统包括一打印平台1、支撑在打印平台1底面的结构相同的三组并联的丝杆2；

三组并联的丝杆2的端部分别与打印平台1的底面通过万向关节机构3 连接；

该三组并联的丝杆2分别以打印平台1的中心为中心点，呈等边三角形分布，构成A、B、C三个支点支撑一个平面；

该三组并联的丝杆2在Z轴方向的运动行程，由各自独立的步进电机5 根据脉冲信号控制，以改变各并联的丝杆2在Z轴方向的行程长度，进而实现打印平台1相对于水平面高度及角度的多维调节。

所述密封打印仓内有一隔板7，该三组并联的丝杆2的丝杆螺母4固定在隔板7上，步进电机5的转轴连接在隔板7下方丝杆2的末端，步进电机5 本体固定在密封打印仓底部；通过改变各丝杆2的万向关节机构3在隔板7 上方的高度差，使打印平台1作出相应的升降，旋转和倾斜等多维度运动。

当打印平台1中心点的高度不变，相应地上升或降低三个万向关节机构3 的高度位置，实现以打印平台1所在平面上任一穿过中心点的直线为旋转轴的旋转运动；

旋转角度θ，指旋转后打印平台1所在平面与水平面的夹角；

旋转角度θ与三个万向关节机构3的高度变化关系为：

△A＝√3a/3cos(60°-α)tanθ

△B＝-√3a/3cos(90°-α)tanθ

△C＝-√3a/3cos(120°-α)tanθ。

一种金属3D打印机的多维度打印平台调平方法，包括激光打印头归位步骤，所述调平方法通过下述步骤实现：