一種3d打印方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種3D打印方法，包括：所述支撐結(jié)構(gòu)具有間隔排列的多個方形的凸部和多個方形的凹部；在沉積并熱處理形成第一層原材料層的過程中，先在所有的凸部上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在所有的凹部上沉積并熱處理多個第二原材料片段；在沉積并熱處理形成下一層原材料層的過程中，先在上一層的所有的第一原材料片段上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在上一層的所有的第二原材料片段上沉積并熱處理多個第二原材料片段；其中，每個第一原材料片段呈弧形，每個第二原材料片段呈弧形。本發(fā)明在構(gòu)造三維模型的過程中，就使材料內(nèi)的應(yīng)力得到釋放，從而有效消除了物品變形的情況。
【專利說明】一種3D打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印(3D printing)，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過對粉末狀的原材料進(jìn)行熱處理，使部分原材料依照所設(shè)計的三維CAD模型熱熔，從而構(gòu)造物體的技術(shù)。
[0003]在3D印刷期間或之后可能發(fā)生所印刷物體的變形，比如，由于在印刷過程中，物體基體上的應(yīng)變聚積，所印刷物體會向內(nèi)收縮。現(xiàn)有技術(shù)中，一層片層都是連續(xù)進(jìn)行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種可消除導(dǎo)致物體變形的聚積應(yīng)力的3D打印方法。
[0005]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0006]一種3D打印方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、生成三維CAD模型，根據(jù)所述三維CAD模型生成η個橫截面層；
[0008]步驟二、根據(jù)各橫截面層在支撐結(jié)構(gòu)上沉積并熱處理一原材料層，逐層沉積和熱處理原材料層以形成三維模型；
[0009]所述支撐結(jié)構(gòu)具有間隔排列的多個方形的凸部和多個方形的凹部，每個凸部在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，每個凹部在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，任一凸部和任一凹部的形狀和尺寸一致；
[0010]在沉積并熱處理形成第一層原材料層的過程中，先在所有的凸部上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在所有的凹部上沉積并熱處理多個第二原材料片段；
[0011]在沉積并熱處理形成下一層原材料層的過程中，先在上一層的所有的第一原材料片段上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在上一層的所有的第二原材料片段上沉積并熱處理多個第二原材料片段；
[0012]其中，每個第一原材料片段在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，每個第二原材料片段在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，且每個第一原材料片段的厚度均勻，每個第二原材料片段的厚度均勻，位于同一層上的所有的第一原材料片段和所有的第二原材料片段的厚度一致。
[0013]優(yōu)選的是，所述的3D打印方法中，所述步驟二中，所述設(shè)定的時間間隔為30?60秒。
[0014]優(yōu)選的是，所述的3D打印方法中，所述步驟二中，所述設(shè)定的時間間隔為30秒。
[0015]優(yōu)選的是，所述的3D打印方法中，所述步驟三中，對所述三維模型進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為比原材料的熔點(diǎn)低15?20°C，熱處理時間為10分鐘，之后再冷卻至室溫。[0016]優(yōu)選的是，所述的3D打印方法中，所述步驟三中，以2?:TC /分鐘的速度冷卻至室溫。
[0017]本發(fā)明所述的3D打印方法的有益效果為:
[0018]本發(fā)明將支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計為具有間隔排列的多個凸部和多個凹部的形狀，在凸部上逐層構(gòu)造第一原材料片段，在凹部上逐層構(gòu)造第二原材料片段；在構(gòu)造每層原材料層時，先構(gòu)造所有的第一原材料片段，再構(gòu)造所有的第二原材料片段；第一原材料片段呈凸的弧形，第二原材料片段呈凹的弧形，在構(gòu)造三維模型的過程中，就使材料內(nèi)的應(yīng)力得到釋放，從而有效消除了物品變形的情況。
[0019]另外，本發(fā)明將支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計成相應(yīng)的形狀，不需要對打印頭的排布方式做改進(jìn)，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中具有特定形狀的第一原材料片段和第二原材料片段的打印，不增加設(shè)備改造的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述的一層原材料層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ] 圖2為圖1的A-A剖面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供一種3D打印方法，包括以下步驟:步驟一、生成三維CAD模型，根據(jù)所述三維CAD模型生成η個橫截面層；步驟二、根據(jù)各橫截面層在支撐結(jié)構(gòu)3上沉積并熱處理一原材料層6，逐層沉積和熱處理原材料層以形成三維模型；所述支撐結(jié)構(gòu)3具有間隔排列的多個方形的凸部I和多個方形的凹部2，每個凸部I在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，每個凹部2在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，任一凸部I和任一凹部2的形狀和尺寸一致；在沉積并熱處理形成第一層原材料層的過程中，先在所有的凸部上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在所有的凹部上沉積并熱處理多個第二原材料片段；在沉積并熱處理形成下一層原材料層的過程中，先在上一層的所有的第一原材料片段上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在上一層的所有的第二原材料片段上沉積并熱處理多個第二原材料片段；其中，每個第一原材料片段4在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，每個第二原材料片段5在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，且每個第一原材料片段4的厚度均勻，每個第二原材料片段5的厚度均勻，位于同一層上的所有的第一原材料片段和所有的第二原材料片段的厚度一致。
[0024]由于被打印物體內(nèi)部的應(yīng)力會導(dǎo)致被打印物體的邊緣翹起，引起被打印物體的變形。本發(fā)明中，在打印一層原材料層時，不進(jìn)行連續(xù)打印，而是分成間隔排列的兩個部分打印——第一原材料片段和第二原材料片段，其中，第一原材料片段和第二原材料片段在剖面上都呈弧形，該形狀有助于第一原材料片段和第二原材料片段成型過程中釋放應(yīng)力；第一原材料片段是向下彎曲的，第二原材料片段是向上彎曲的，相鄰的第一原材料片段和第二原材料片段之間的應(yīng)力也會彼此抵消。由于被打印物體在應(yīng)力的作用下其邊緣部分容易上翹，因此，先形成向下彎曲的第一原材料片段也可以有效控制被打印物體的變形。
[0025]本發(fā)明中還設(shè)計了一種支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)的形狀有助于形成具有本發(fā)明中特定形狀的第一原材料片段和第二原材料片段，基于上述支撐結(jié)構(gòu)，打印頭仍然排布在同一高度上(即現(xiàn)有技術(shù)中的排布方式)，就可以實(shí)現(xiàn)打印，這就有效控制了打印設(shè)備的改造成本。
[0026]在第一原材料片段或者第二原材料片段的制造過程中，由于熱處理是緊隨沉積發(fā)生的，因此，即使第一原材料片段或者第二原材料片段不是直線的，并且采用的是粉末狀的原材料，這種弧形的第一原材料片段或者第二原材料片段也是可以實(shí)現(xiàn)的。
[0027]為了保證相鄰的第一原材料片段和第二原材料片段之間的結(jié)合強(qiáng)度，二者的加工的時間間隔不宜過長。所述的3D打印方法中，所述步驟二中，所述設(shè)定的時間間隔為30?60秒。
[0028]所述的3D打印方法中，所述步驟二中，所述設(shè)定的時間間隔為30秒。
[0029]為了進(jìn)一步在整體消除變形的影響，所述的3D打印方法中，所述步驟三中，對所述三維模型進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為比原材料的熔點(diǎn)低15?20°C，熱處理時間為10分鐘，之后再冷卻至室溫。所述的3D打印方法中，所述步驟三中，以2?:TC /分鐘的速度冷
卻至室溫。
[0030]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種3D打印方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、生成三維CAD模型，根據(jù)所述三維CAD模型生成η個橫截面層； 步驟二、根據(jù)各橫截面層在支撐結(jié)構(gòu)上沉積并熱處理一原材料層，逐層沉積和熱處理原材料層以形成三維模型； 所述支撐結(jié)構(gòu)具有間隔排列的多個方形的凸部和多個方形的凹部，每個凸部在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，每個凹部在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，任一凸部和任一凹部的形狀和尺寸一致； 在沉積并熱處理形成第一層原材料層的過程中，先在所有的凸部上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在所有的凹部上沉積并熱處理多個第二原材料片段； 在沉積并熱處理形成下一層原材料層的過程中，先在上一層的所有的第一原材料片段上沉積并熱處理多個第一原材料片段，之后在設(shè)定的時間間隔內(nèi)，在上一層的所有的第二原材料片段上沉積并熱處理多個第二原材料片段； 其中，每個第一原材料片段在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，每個第二原材料片段在由平行于任一邊的直線沿豎直方向向下做剖面時呈弧形，且每個第一原材料片段的厚度均勻，每個第二原材料片段的厚度均勻，位于同一層上的所有的第一原材料片段和所有的第二原材料片段的厚度一致。
2.如權(quán)利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述步驟二中，所述設(shè)定的時間間隔為30?60秒。
3.如權(quán)利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述步驟二中，所述設(shè)定的時間間隔為30秒。
4.如權(quán)利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述步驟三中，對所述三維模型進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為比原材料的熔點(diǎn)低15?20°C，熱處理時間為10分鐘，之后再冷卻至室溫。
5.如權(quán)利要求4所述的3D打印方法，其特征在于，所述步驟三中，以2?3°C/分鐘的速度冷卻至室溫。
【文檔編號】B22F3/115GK103722744SQ201310725898
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】呂詩林 申請人:呂詩林