3D打印支撑台、打印系统及3D打印方法与流程

3d打印支撑台、打印系统及3d打印方法
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印支撑台、打印系统及3d打印方法。


背景技术：

2.3d打印是快速成型技术的一种，它是一种以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，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3.使用高分子材料的fdm技术是3d打印中最常用的技术，打印时高分子材料通过加热熔融后挤出，在打印平台上依照打印路径逐层打印，最后通过累积形成打印构件。由于fdm技术的特点，这类打印构件基本都是空心的，这样做的好处是既节约了材料，又减少了打印时间和成本，然而这类打印构件的竖直方向尺寸受限于打印平台的可运动高度，而且受材料自身重力影响，打印过程中待打印构件在竖直方向向内或向外的扩张支撑角度不能超过45
°
，不然打印构件自身就会无法承受堆积承重进而发生塌陷，这就导致打印构件的顶部很难在几层打印层内实现封口，这大大限制了3d打印的能力。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种3d打印方法，能够沿倾斜方向进行3d打印，提高打印范围
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.3d打印方法，包括以下步骤：
7.在模拟仿真软件中构建打印模型；
8.调整用于打印的打印平台，使所述打印平台倾斜，保证沿垂直于打印平台堆积出的打印构件在所述打印平台上时其各部分与竖直面的夹角小于45
°
；
9.将所述打印模型的底面倾斜至与所述打印平台的倾斜角度和方向一致，按照打印平台的倾斜角度对打印模型进行切片，获取打印路径，所述打印路径平行于打印平台；
10.按照打印路径打印形成打印构件。
11.本发明还包括一种3d打印支撑台，可用于上述3d打印方法，包括所述打印平台，还包括支撑平台、调节块和顶板，所述支撑平台保持水平设置，所述打印平台与所述支撑平台沿第一方向铰接，第一方向指所述支撑平台的宽度方向；所述调节块位置固定，其上设置有多级连续的台阶；所述顶板第一端与所述打印平台铰接，第二端能够在所述打印平台调节完角度后与调节块上的台阶抵接，使所述打印平台保持与所述支撑平台的夹角角度不变。
12.可选地，所述顶板的数量不少于两个，沿第一方向间隔设置在所述打印平台的底面。
13.可选地，还包括角度测量器，所述角度测量器安装于所述打印平台靠近所述支撑平台的一侧。
14.可选地，所述打印平台包括打印底板和打印冷板，所述打印冷板可拆卸连接在所
述打印底板上。
15.可选地，所述打印冷板包括载体层和一层固连在所述载体层上的打印层，所述载体层为复合木板，所述打印层由与打印用高分子材料相同的粒料和快干胶水制成。
16.本发明还包括一种3d打印系统，包括上述3d打印支撑台。
17.可选地，还包括夹持有3d打印喷头的机械臂，所述机械臂安装在沿第二方向延伸的移动地轨上并能够在所述移动地轨上移动，第二方向指所述支撑平台的长度方向。
18.可选地，还包括吸尘器。
19.可选地，还包括转台，打印构件能够置于所述转台上随所述转台一同旋转。
20.本发明的有益效果为：通过倾斜打印的方法可以规避由于设备硬件问题所带来的打印构件尺寸受限，提高打印范围，同时可以实现45
°
支撑角范围内的顶部封口问题，相对于无限z轴打印还能够增加层与层之间的粘结力；所应用的能够调节角度的3d打印支撑台结构简单，无需重新设计电路和重新浮现，操作方便，能够显著降低生产成本。
附图说明
21.图1是本发明实施例所述3d打印支撑台的结构示意图；
22.图2是本发明实施例倾斜打印过程示意图。
23.图中：1、支撑平台；2、打印平台；21、打印底板；22、打印冷板；3、角度测量器；4、c型夹；5、顶板；6、调节块；7、切片；8、水平面。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
25.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
28.本发明提出一种3d打印支撑台、3d打印系统和3d打印方法，主要适用于fdm技术，
3d打印方法借助于3d打印支撑台和3d打印系统，可以在对打印模型进行切片时将打印模型底面与倾斜的打印平台2面贴合，使打印堆积方向与倾斜的打印平台2垂直，即通过倾斜打印的方法完成对打印构件的打印。
29.下面通过具体实施例对本发明中的3d打印支撑台、3d打印系统及3d打印方法进行详细介绍。
30.参考图1所示，本实施例包括一种3d打印方法，具体包括以下步骤：
31.(1)在模拟仿真软件中构建打印模型，将打印模型调整为闭合曲面，模拟仿真软件可以使用rhino、autocad、solidwork等；
32.(2)调整打印平台2，使打印平台2倾斜一定的角度，可以理解的是，打印平台2倾斜的角度要保证沿其垂直方向堆积出来的打印构件在打印平台2上时各部分与竖直面的夹角均小于45
°
，避免打印过程中，打印构件无法对自身堆积支撑造成的打印构件坍塌现象，例如，若打印构件自身为竖直设置的结构，则可以在45
°
范围内调节打印平台2的倾斜角度，将原有的打印堆积方向由竖直方向堆积调整为倾斜方向，进而增加可打印的打印高度；若打印构件包括与竖直面呈60
°
夹角的部分，则同样可以调整打印平台2的倾斜角度，使打印构件反向倾斜，将这部分与竖直面的夹角调整至45
°
内，从而顺利完成打印，打印构件整体均需要满足其与竖直面的夹角小于45
°
；
33.(3)在机械臂的笛卡尔坐标系中建立倾斜的打印平台2的模型并确定与机械臂的相对距离，确保机械臂运动过程中不会与打印平台2产生碰撞以及机械臂六轴拟合的倾斜角度不会造成飞车；
34.(4)将打印模型转换成stl网格模式，导入仿真切片软件中，仿真切片软件可以使用simply3d或者cura，或者自研的切片软件，将打印模型的底面倾斜至与打印平台2的倾斜角度和方向一致，即打印模型的底面与打印平台2贴合，例如打印模型底面与打印平台2均相对于水平面倾斜30度且倾斜方向一致；
35.(5)在仿真切片软件中按照打印平台2的倾斜角度对打印模型进行切片，即沿平行于打印平台2的方向对打印模型进行切片，获取打印路径；
36.(6)将打印路径转换成机械臂倾斜打印的轨迹代码，输入机械臂内，实现基于机械臂的倾斜3d打印，打印过程中，打印平台2无需再进行调整，打印堆积方向始终垂直于打印平台2。
37.参考图1-2所示，本实施例还包括一种3d打印支撑台，包括打印平台2、支撑平台1、顶板5和调节块6，打印平台2的平面度满足打印要求，其一侧通过旋转合页与支撑平台1沿第一方向(支撑平台1的宽度方向)铰接，其中支撑平台1保持水平，打印平台2以旋转合页为轴绕支撑平台1自由转动，顶板5第一端与打印平台2底面铰接，第二端能够与位置固定的调节块6抵接，调节块6整体呈梯形，可以固定在地面上，其梯形面设置有多级连续的台阶，打印平台2旋转完成后，可以将顶板5的第二端抵接在两个相邻台阶的连接处，以保持打印平台2相对于支撑平台1角度的稳定性。
38.通过调整顶板5抵接在调节块6上的位置，可以实现对打印平台2的角度的调整，进而满足倾斜打印的需求；打印平台2的角度在打印前即调整完成，打印过程中无需反复调整角度，因此相对于利用自动调节机构(例如旋转电机)调节打印平台2的倾斜角度，采用人工调节并利用顶板5和与顶板5配合的调节块6对调整后的支撑平台1进行固定支撑的方式不
仅操作方便，而且成本低，适用于有整体价格控制以及具有确定倾斜打印角度的打印项目。
39.可选地，顶板5的数量不少于两个，沿第一方向间隔设置在打印平台2的底面，多个顶板5的第二端既可以抵接在同一调节块6上，也可以分别抵接在不同的调节块6上，本实施例中，多个顶板5分别抵接在不同的调节块6上，多个调节块6沿第一方向间隔设置。
40.3d打印支撑台还包括角度测量器3，用于测量打印平台2与支撑平台1之间的夹角，具体的，角度测量器3安装于打印平台2靠近支撑平台1的一侧，使用时参照角度测量器3对打印平台2的角度进行调整，保证了调整角度的精确性。
41.打印平台2包括打印底板21和打印冷板22，打印冷板22和打印底板21为形状、大小相同的矩形板，打印冷板22通过c型夹4固定在打印底板21上，拆装方便，大大降低了成本。c型夹4沿打印平台2的长度方向设置有多组，每组包括两个，分别位于打印平台2垂直于铰接轴的两侧，以保证固定的可靠性，打印冷板22至少包括载体层和一层固连在载体层上的打印层，载体层和打印层具体可以采用胶粘或螺接等方式固定，载体层可以选择复合木板制成，其具有较好的隔热性能，打印层由与打印用高分子材料相同的粒料和快干胶水制成，相对于在加热的打印底板21上敷聚酯材料的打印工艺，使用上述打印冷板22在进行打印时无需加热，即无需现场布线，无需耗能，同时又能与打印料很好地固定在一起，增加打印构件与打印平台2之间连接的牢固性，避免打印过程中打印构件从倾斜的打印平台2上脱离。
42.本实施例还包括一种3d打印系统，包括上述3d打印支撑台，还包括夹持有3d打印喷头的机械臂，机械臂采用六轴拟合，保证运动过程中的灵活性，以避免打印过程中机械臂与打印支撑台或打印构件发生碰撞，机械臂安装在沿第二方向(支撑平台1的长度方向)延伸的移动地轨上并能够在移动地轨上移动，以扩大打印范围。
43.3d打印系统还包括吸尘器，用于吸取打印过程中逸散在空气中的高分子材料，避免污染环境和影响人的身体健康。
44.3d打印系统还包括转台，转台可用于对打印出的构件进行减材加工，提高3d打印的打印精度，为降低成本，转台设置于3d打印支撑台长度方向的一侧，机械臂可在移动地轨上移动至转台所在位置，并将3d打印喷头更换为切削刀，对3d打印出来的打印构件进行切削加工。
45.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。