用于3d打印機的成型端線型掃描成型控制方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，包括用于設置在3D打印機上的掃描成型機構；所述掃描成型機構為通過線型掃描成型方式實現3D打印成型的掃描成型機構。本發明還公開了一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法，包括掃描成型機構準備步驟和打印步驟。本發明的用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法及裝置，其在加快3D打印機的打印速度的同時，還能夠保證打印后成型的產品的質量；該種方式適用于擠出成型、光敏樹脂激光固化成型、粉末激光燒結成型和熔絲成型等多種成型方式的3D打印機，適用范圍廣。
【專利說明】
用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法及裝置
技術領域
[0001]本發明涉及3D打印領域，尤其涉及一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法及裝置。
【背景技術】
[0002]當前的3D打印機種類包括擠出成型、光敏樹脂激光固化成型、粉末激光燒結成型和熔絲成型等多種成型方式的3D打印機。然而，這些3D打印機都是采用單點掃描成型方式。例如擠出成型式3D打印機的噴嘴出料口為一個正圓形孔;而光敏樹脂激光固化成型式3D打印機則采用單束激光固化形式進行打印。單點掃描成型方式限制了每條移動路徑上的掃描成型面積。
[0003]在擠出成型式3D打印機中，如果單純擴大噴嘴出料口的直徑，會嚴重影響成型的外觀和精度，導致產品質量的下降。在建筑3D打印機中，口徑較大的的出料口需要使用粘度更高的特種混凝土，材料的選擇范圍比較窄。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法及裝置，其在加快3D打印機的打印速度的同時，還能夠保證打印后成型的產品的質量;該種方式適用于擠出成型、光敏樹脂激光固化成型、粉末激光燒結成型和熔絲成型等多種成型方式的3D打印機，適用范圍廣。
[0005]為實現上述目的，本發明公開了一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，包括用于設置在3D打印機上的掃描成型機構;所述掃描成型機構為通過線型掃描成型方式實現3D打印成型的掃描成型機構。
[0006]作為本發明的進一步改進，其還包括通過改變所述掃描成型機構的長邊與其掃描成型路徑之間的夾角來改變其掃描成型線寬的轉向電機，所述轉向電機為由數字化精確控制的轉向電機。
[0007]作為本發明的更進一步改進，所述掃描成型機構為用于設置在擠出堆積成型式3D打印機上的線型擠出掃描成型機構，掃描成型機構出料通道的截面結構為多孔線型排列結構或長條形結構的噴嘴。
[0008]作為本發明的更進一步改進，所述噴嘴的出料方向與掃描平面的夾角小于90度。
[0009]作為本發明的更進一步改進，所述掃描成型機構為用于設置在液態光敏樹脂激光固化成型式3D打印機上的掃描成型機構，掃描成型機構為能實現多束激光并列協同固化成型的激光器或能實現長條狀激光線型掃描固化成型的激光器。
[0010]作為本發明的更進一步改進，所述掃描成型機構為用于設置在粉末激光燒結成型式3D打印機上的掃描成型機構，掃描成型機構為能實現多束激光并列協同燒結成型的激光器或能實現長條狀激光線型掃描燒結成型的激光器。
[0011]作為本發明的更進一步改進，所述掃描成型機構為用于設置在直接熔絲堆積成型式3D打印機上的掃描成型機構，掃描成型機構為能實現多絲并列協同熔絲堆積成型或扁條熔絲堆積成型的熔絲。
[0012]一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法，其特征在于包括以下步驟:
[0013]I)掃描成型機構準備步驟:根據3D打印的需要，將所述掃描成型機構移動至原點；
[0014]2)打印步驟:掃描成型機構在掃描成型平面上移動，掃描成型機構根據打印的需要通過線型掃描成型方式在相應位置上進行3D打印。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述打印步驟為:掃描成型機構在掃描成型平面上移動;轉向電機通過數字化精確控制，使掃描成型機構與其掃描成型平面之間沿豎直方向相對旋轉一定角度，從而使掃描成型機構的長邊與掃描成型路徑之間能夠根據打印的需要形成各種角度以此來按打印需要調整線型掃描成型的線寬。
[0016]有益效果
[0017]與現有技術相比，本發明的用于3D打印機成型端的線型掃描成型控制方法及裝置有以下優點:
[0018]1、掃描成型機構由原來的點狀掃描打印改為線型掃描打印，使每一次的打印成型面積更大，從而在不影響打印質量的同時提升了打印速度，提高了 3D打印的效率；
[0019 ] 2、其還包括轉向電機，根據打印的需要，轉向電機能使掃描成型機構成型端的長邊與掃描成型路徑之間形成各種角度以此來按打印需要調整線型掃描成型的線寬，從而使掃描成型機構能夠適應多種尺寸要求的打印區域，即使是打印寬度較窄的區域或尖角，掃描成型機構也能進行打印；
[0020]3、掃描成型機構可以是噴嘴，噴嘴的出料通道的截面結構為多孔并列結構或長條形結構;適用于擠出成型式的3D打印機；
[0021]4、用于擠出成型的噴嘴的出料方向與掃描平面的夾角可以小于90度，當噴嘴停止出料時，即使使用粘度較弱的打印材料，打印材料也不容易從噴嘴的出料口處往下掉，從而使其在打印材料上有更多的選擇；
[0022]5、掃描成型機構可以是能實現多束激光并列協同成型的激光器或能實現長條狀激光線型掃描成型的激光器，適用于光敏樹脂激光固化成型和粉末激光燒結成型的3D打印機；
[0023]6、掃描成型機構可以是能實現多絲并列協同熔絲堆積成型或扁條熔絲堆積成型的熔絲，適用于熔絲堆積成型的3D打印機。
[0024]通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明的實施例。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發明的一種多孔并列結構的噴嘴的出料通道截面結構圖；也可以是多束激光并列的光斑或多束熔絲的截面結構圖，孔的個數不限；
[0027]圖2為本發明的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置的結構示意圖；
[0028]圖3為本發明的一種長條形結構的噴嘴的出料通道截面結構圖；也可以是長條狀激光的光斑或扁條的熔絲，不限于標準長方形；
[0029]圖4為本發明的長條形結構的成型端的掃描成型線寬示意圖之一；
[0030]圖5為本發明的長條形結構的成型端的掃描成型線寬示意圖之二；
[0031]圖6為本發明的長條形結構的成型端掃描轉角的示意圖之一；
[0032]圖7為本發明的長條形結構的成型端掃描轉角的示意圖之二；
[0033]圖8為本發明的長條形結構的成型端掃描轉角的示意圖之三；
[0034]圖9為本發明的出料通道方向與掃描平面的夾角小于90度的噴嘴的結構示意圖。
[0035]圖中，1、掃描成型機構;2、轉向電機;3、打印材料。
【具體實施方式】
[0036]現在參考附圖以擠出堆積成型式3D打印機為例描述本發明的實施例。
[0037]實施例1
[0038]本發明的【具體實施方式】如圖1至2所示，一種用于擠出堆積成型式3D打印機的線型擠出成型裝置，包括用于設置在3D打印機上的掃描成型機構I。掃描成型機構I通過線型擠出成型方式實現3D打印成型。掃描成型機構I設置在擠出堆積成型式3D打印機上，掃描成型機構I為噴嘴。
[0039]用于擠出堆積成型式3D打印機的線型擠出成型裝置還包括轉向電機2。轉向電機2設置在掃描成型機構I的上方并控制其旋轉。轉向電機2由數字化精確控制。根據打印的需要，轉向電機2能改變掃描成型機構I的長邊與其掃描成型路徑之間的夾角，從而來改變其掃描成型線寬。
[0040]如圖1所示，噴嘴的出料通道的截面結構可以是多孔線型排列結構，孔數不定，孔的形狀不定。如圖1a所示，噴嘴的出料通道的截面結構可以為五孔線型排列的結構，每個孔均為孔徑相等的圓形；如圖1b所示，噴嘴的出料通道的截面結構還可以為四孔線型排列的結構，每個孔均為正方形。以其中一種尺寸為0.4mmX2mm的噴嘴來說明，其每個孔的孔徑為
0.4mm，孔的數量為5個。
[0041]—種用于擠出堆積成型式3D打印機的線型擠出成型方法，包括以下步驟:
[0042]I)掃描成型機構準備步驟:根據3D打印的需要，將掃描成型機構I移動至原點；
[0043]2)打印步驟:掃描成型機構I在掃描成型平面上移動;轉向電機2通過數字化精確控制，使掃描成型機構I與其掃描成型平面之間沿豎直方向相對旋轉一定角度，從而使掃描成型機構I的長邊與掃描成型路徑之間能夠根據打印的需要形成各種角度以此來按打印需要調整線型掃描成型的線寬。
[0044]以往的噴嘴主要為正圓形孔，并采用單點掃描打印方式，其掃描成型面積受其孔徑的限制。例如掃描1mm寬的平面，使用目前熱熔堆積成型式3D打印機上標配的0.4mm口徑的噴嘴需要來回掃描25次，而使用本實施例中的尺寸為0.4mm X 2mm的噴嘴及掃描方式，噴嘴只需來回掃描5次即可。本實施例中的噴嘴y方向口徑為0.4mm，與單點打印的噴嘴相同，只要使層高及噴嘴運行速度等與打印精度密切相關的設置上保持一致，則掃描出的外觀和精度也基本相同；但X方向上的口徑為2_，為0.4mm的5倍，相當于5個0.4mm的噴嘴并排協同掃描，能成倍提高工作效率。
[0045]實施例2
[0046]與實施例1不同之處在于，如圖3所示，本實施例的噴嘴的出料通道的截面結構為長條形結構。長條形結構可以為長方形，如圖3a所示;長條形結構還可以為邊緣為不規則曲線的長條狀圖形;如圖3b所示；，長條形結構還可以為橢圓形，如圖3c所示。
[0047]其中，出料通道的截面結構為橢圓形的噴嘴時，其兩端的寬度比中間窄，適合用于有轉角的打印區域。
[0048]如圖4至8所示，以其中一種截面結構為其兩條長邊相互平行、兩端為半圓弧的噴嘴來說明。當然噴嘴的截面結構也可以采用多孔線型排列的方式，其技術效果基本相同。
[0049]當其中一個打印區域的最小寬度大于或等于噴嘴I長邊的長度時，可選擇讓掃描成型機構I的水平移動方向與其長邊的長度方向垂直，以使掃描成型機構I的掃描線寬最大化；當其中一個打印區域的最小寬度小于掃描成型機構I長邊的長度時，讓掃描成型機構I的水平移動方向與其長邊的長度方向呈一定夾角，縮短掃描成型線寬，使其與該打印區域的最小寬度相等，從而使掃描成型機構I能夠適應多種尺寸的打印區域，適用性好。
[0050]當打印區域出現轉角或弧線時，通過數字化精確控制轉向電機2，使掃描成型機構I的掃描成型線寬和掃描成型路徑相配合，即可完成3D打印。
[0051 ] 實施例3
[0052]與實施例1不同之處在于，如圖9所示，本實施例中的用于擠出堆積成型式3D打印機的線型擠出成型裝置使用在建筑領域，打印材料3為混凝土。掃描成型機構I為噴嘴。
[0053]本實施例中，噴嘴的出料方向與掃描平面的夾角小于90度，使其出料方向朝向運動方向的后方，從而減緩噴嘴內的混凝土 (或其它較重的打印物料)在重力作用下的下降速度，防止混凝土 (或其它較重的打印物料)的意外掉落。噴嘴的出料通道的截面結構為長條形結構，其在打印如墻體或柱體等豎直物體時層紋更小，較容易通過填縫方式來抹平，減少了生產人員的工作量，提高了生產效率。
[0054]上述實施例中，掃描成型機構I還可以為激光器，并設置在液態光敏樹脂激光固化成型式3D打印機上，該掃描成型機構I能實現多束激光并列協同固化成型或長條狀激光線型掃描固化成型；掃描成型機構I還可以設置在粉末激光燒結成型式3D打印機上，該掃描成型機構I能實現多束激光并列協同燒結成型或長條狀激光線型掃描燒結成型；掃描成型機構I還可以為熔絲，并設置在直接熔絲堆積成型式3D打印機上，該掃描成型機構I能實現多絲并列協同熔絲堆積成型或扁條熔絲堆積成型。
[0055]上述實施例中，轉向電機2還可以與3D打印機的打印平臺連接并控制其旋轉，通過使其相對掃描成型機構I沿垂直方向旋轉來改變掃描成型機構I的掃描成型線寬。
[0056]以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明并不局限于以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。
【主權項】
1.一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，包括用于設置在3D打印機上的掃描成型機構(I);其特征在于，所述掃描成型機構(I)為通過線型掃描成型方式實現3D打印成型的掃描成型機構。2.根據權利要求1所述的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，其特征在于，其還包括通過改變所述掃描成型機構(I)的長邊與其掃描成型路徑之間的夾角來改變其掃描成型線寬的轉向電機(2)，所述轉向電機(2)為由數字化精確控制的轉向電機。3.根據權利要求1或2所述的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，其特征在于，所述掃描成型機構(I)為用于設置在擠出堆積成型式3D打印機上的線型擠出掃描成型機構，掃描成型機構(I)出料通道的截面結構為多孔線型排列結構或長條形結構的噴嘴。4.根據權利要求3所述的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，其特征在于，所述噴嘴的出料方向與掃描平面的夾角小于90度。5.根據權利要求1或2所述的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，其特征在于，所述掃描成型機構(I)為用于設置在液態光敏樹脂激光固化成型式3D打印機上的掃描成型機構，掃描成型機構(I)為能實現多束激光并列協同固化成型的激光器或能實現長條狀激光線型掃描固化成型的激光器。6.根據權利要求1或2所述的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，其特征在于，所述掃描成型機構(I)為用于設置在粉末激光燒結成型式3D打印機上的掃描成型機構，掃描成型機構(I)為能實現多束激光并列協同燒結成型的激光器或能實現長條狀激光線型掃描燒結成型的激光器。7.根據權利要求1或2所述的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型裝置，其特征在于，所述掃描成型機構(I)為用于設置在直接熔絲堆積成型式3D打印機上的掃描成型機構，掃描成型機構(I)為能實現多絲并列協同熔絲堆積成型或扁條熔絲堆積成型的熔絲。8.—種用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法，其特征在于包括以下步驟: 1)掃描成型機構準備步驟:根據3D打印的需要，將所述掃描成型機構(I)移動至原點； 2)打印步驟:掃描成型機構(I)在掃描成型平面上移動，掃描成型機構(I)根據打印的需要通過線型掃描成型方式在相應位置上進行3D打印。9.根據權利要求8所述的一種用于3D打印機的成型端線型掃描成型控制方法，其特征在于，所述打印步驟為:掃描成型機構(I)在掃描成型平面上移動;轉向電機(2)通過數字化精確控制，使掃描成型機構(I)與其掃描成型平面之間沿豎直方向相對旋轉一定角度，從而使掃描成型機構(I)的長邊與掃描成型路徑之間能夠根據打印的需要形成各種角度以此來按打印需要調整線型掃描成型的線寬。
【文檔編號】B29C67/00GK105881903SQ201610257027
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】鄭強
【申請人】鄭強