[发明专利]一种3D产品的打印方法及用于该方法中的3D打印机

说明书

本发明公开了一种3D产品的打印方法及用于该方法中的3D打印机，以及该3D打印机中的打印头。该3D产品的打印方法是通过3D打印机的打印头逐层喷涂材料层，并在每层材料层喷涂完毕后，通过打印头上设置的固化光线头对每层打印材料层上的指定区域进行光照固化，经过不断的叠加，最后通过溶剂将所有材料层未固化的区域溶解，剩下的固化物体就是所需的3D产品。本发明打印3D产品是利用凝胶型树脂本身的流动性，所以无需采用加热设置，不需要对原料进行加热熔融。同时，为了克服原料的流动性，增加了一个打印时附中用框体，对原料加以限制，以确保本发明在喷涂每层材料时高度值精确。本发明相对于传统的热熔胶的打印方式，其制作成本更低，精度更高。

技术领域：

本发明涉及三维产品的制作方法及其设备技术领域，特指一种3D产品的打印方法及用于该方法中的3D打印机，以及该3D打印机中的打印头。

背景技术：

3D打印机在这几年得到飞速的发展，现有3D打印机在工作前首先需要利用计算机进行建模，然后将建成的三维模型进行分层的“切片”处理，然后自下而上逐层“打印”每层切片，从而最终形成与所建模型相同的3D产品。根据这一原理，目前的3D打印技术主要包括以下两种，SLA立体光固化成型方式和热熔材料喷涂打印方式。下面将对这两种3D打印技术进行介绍。

立体光固化成型方式制作3D产品的原理是，首先，通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；其次，激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后，升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型，最后，将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。

另一种热熔材料喷涂打印纺织的原理与传统的喷墨打印机原理类似，所不同的是，这种3D打印机所使用的“墨水”为一种热熔材料，比如热熔蜡、热熔胶。通过打印机构将熔融的热熔材料喷涂在打印平台上，进行逐层的“打印”，当热熔材料被喷涂出来后，其将迅速的固化。经过不断的逐层“打印”，最终形成所需要的三维物体。这种三维打印技术相对来说制作工艺简单，并且随着三维机械臂的发展，技术已经成熟，但是其制作精度受制于材料等因素的限制，精度难以达到工业级别，并且其只能制作体积较小的产品。例如，这种打印机的原料通常是固体的，所以必须在打印头中设置加热装置，以将原料加热成熔融状态，然后再通过挤出机构将熔融的原料由打印头的喷嘴挤出。其不仅需要对加热装置的加热温度进行精确控制，确保顺利的挤出原料。同时，在控制原料挤出量时，也很难对固体的原料进行控制。例如，目前采用的打印材料被制作成胶线，通过齿轮或者滚轮控制胶线的进给量，从而计算打印头喷嘴的原料流出量。但是，这种方式本身就会造成很大的误差，送料用齿轮的磨损、胶条本身的精度、打印头在移动式对胶线的牵引力等都会导致误差的产生。这也就导致目前的热熔胶打印方式精度普遍不高的情况。

本发明人一直致力于3D打印机的技术开发，并结合上述两种3D打印技术的优点，提出以下技术方案。

发明内容：

本发明所要解决的第一个技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种3D产品的打印方法。本方法是将立体光固化成型方式和热熔材料喷涂打印方式的优点结合，提出一种新的3D产品的制作方法，该方法不仅具较高的精度，并且制作成本较低。

本发明所要解决的第二个技术问题就在于提供一种可用于上述3D产品的打印方法中的3D打印机。