[发明专利]三维打印用的支撑装置以及三维打印方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维打印技术领域，特别涉及三维打印用的支撑装置以及三维打印方法。

背景技术

熔积成型三维打印(FDM)技术是指将打印材料加热到某一超过材料熔点的温度之后，材料熔化为粘性半液态。通过喷嘴挤出打印材料，接触到平台或者之前打印的材料后降温凝固，形成一层固体。在程序的控制下，反复这一过程，一层一层堆叠出要求的三维模型的固体结构，是目前应用最广的三维打印技术。

FDM的工作原理是将加工成丝状的热熔融材料(ABS、PLA、蜡等)经送丝机构送进热熔喷嘴，在喷嘴内丝状材料被加热熔融，同时喷头沿零件层片轮廓和填充轨迹运动，并将熔融材料挤出，使其在沉积在工作台上指定的位置后凝固成型，与前一层已成型的材料粘结层层堆积最终形成产品模型。

根据其工作原理可以将FDM系统分为五个部分：喷头、送丝机构、运动机构、加热台、工作台。目前，FDM技术已广泛应用于机械、汽车、航空航天、医疗、艺术和建筑等行业，在产品开发，零件制造方面有着快速、简便、准确的特点，大大简化了加工工艺，缩短产品周期，并在一些复杂零件、功能零件的制造方面较传统制造工艺有着极大的优越性。

同时，FDM技术还存在着一些局限性，当需要打印的模型中存在悬空部时(模型中的某一部分之下是空的，如桥梁)，熔化材料挤出后无处固着也就无法成形，为了解决该问题，打印机需要先打印足够的支撑模块，支撑模块独立于需打印的模型，为需打印的模型的悬空部提供固着点。模型打印完成后，悬空部凝固为固体，此时便可将支撑模块去除。

支撑模块必需满足两个条件，一是结构稳固，能为需打印的模型的悬空部提供足够且稳定的支撑力；二是易于去除，不能与需打印的模型粘合太紧，以致模型凝固后无法剥离。但是这种支撑结构耗费时间，浪费丝料，而且去除不便。

目前可以通过改进材料或是改进打印时的工艺路线来减少支撑结构，例如申请公布号CN 105058798 A的专利文献公开了一种熔积成型三维打印的支撑模块及其生成方法。所述支撑模块用于支撑需三维打印的模型的悬空部。所述支撑模块包括相互间隔排布的多个支撑单元，以对一个所述悬空部提供多个固着点。该支撑模块相较于以往的支撑模块，能够在保持支撑的性能的同时，更加易于从模型的悬空部去除。

但是新型材料价格昂贵，而改进工艺会导致程序复杂，使开源引擎不能满足打印要求。

发明内容

本发明提供了一种三维打印用的支撑装置，通过可升降的支撑板代替原有的需要打印和分离的支撑模块，简化了原有的程序，提高了打印效率，同时解决了丝料浪费的问题。

一种三维打印用的支撑装置，包括：

机架；

支撑单元，由多块支撑板拼接组成，布置在三维打印机的三维成型区域的正下方；

升降单元，安装在机架上，用于驱动所述支撑板移动到各个所需的支撑位置支撑所要打印的三维模型。

本发明的支撑装置在三维打印机的三维成型区域的正下方设置由多块支撑板拼接组成的支撑单元，并设置升降单元控制所述支撑板移动到各个所需的支撑位置支撑所要打印的三维模型，从而替代现有的打印支撑，结构简单，使用方便，节省打印材料，简化打印程序，有效提高打印效率。

为了便于计算、控制和安装制造，优选的，所述支撑板为矩形且多块支撑板矩阵排布。矩阵排布结构简单，不仅便于制造安装，同时还更易进行自动控制。

为了方便使用同时降低控制的计算量，优选的，所述矩阵排布的大小为3～12×3～12。

为了提高升降单元的控制精度，优选的，所述升降单元包括位于支撑单元正下方的多个对应所述支撑板布置的升降机构，每个升降机构包括：

旋转动力源；可以采用便于采购到的直线步进电机。

第一螺纹传动件，一端与旋转动力源的动力输出端固定连接；

第二螺纹传动件，与第一螺纹传动件螺纹传动配合；

升降杆，一端与第二螺纹传动件的自由端连接，另一端与对应的支撑板背面固定连接；

导向结构，用于引导升降杆上下运动。

第一螺纹传动件和第二螺纹传动件一般情况下分别为螺杆和螺母，可以根据需要进行互换。

上述升降机构结构简单，控制方便。

为了提高控制精度，提高支撑板的定位精度，优选的，所述支撑装置还包括限定升降杆水平位置的限位单元，所述限位单元安装在靠近支撑板的一端。限位单元可以采用轴套结构、夹持结构等。

优选的，所述限位单元包括：

上限位板，与机架固定连接，设有多个上避让孔，每个上避让孔安装有与对应升降杆配合的上限位法兰；