[发明专利]一种单向大尺寸制件的3D打印方法及其打印装置

说明书

本发明公开一种单向大尺寸制件的3D打印方法及其打印装置，对欲打印制件的模型进行分块处理后形成的代码进行特殊处理，能够实现打印头和打印床在打印过程重新自动调整打印位置，从而保证打印范围；本发明中的打印床为组合式结构，能够实现活动打印板的自由连接及拼装并最终形成能够满足单向尺寸要求的一体化打印床，该打印床能够在打印过程中配合打印头实现活动打印板的自动移位。本发明解决了现有3D打印设备单方向打印尺寸受限的问题，实现单向大尺寸制件的自动一体化3D打印，从而保证大尺寸制件的性能及尺寸精度，为诸多领域的单向大尺寸零部件的制造提供快速、有效的解决方案。

技术领域

本发明属于增材制造装备技术领域，具体涉及一种单向大尺寸制件的3D打印方法及其打印装置。

背景技术

3D打印即增材制造，它主要包括激光选择性烧结(SLS)、光固化成型(SLA)、分层实体制造(LOM)、熔融沉积技术(FDM)等。这些技术多通过计算机软件将欲打印制件的CAD三维模型沿某一个或几个方向分层切片处理后，得到每层截面轮廓的加工信息，在3D打印机中层层堆积，并采用不同方式来使堆积的材料固化，从来快速、精确的获得所需制件的方法。在该过程中，3D打印装置是必要的设备，这些设备因打印方式及打印材料的不同存在较大差异，以熔融沉积设备为例，其至少可以包括桌面式的3D打印机和工业级的3D打印机。

然而，不论哪一种3D打印机，其均会受到机架尺寸的限制，其打印所得的制件均有一定的尺寸要求，目前，即使是大型的工业级3D打印机，比如，Stratasys公司的FDM900，其打印制件的最大长度也仅为900mm。因此，经常会出现打印制件的要求超过了3D打印机机架尺寸限制的情况。

中国发明专利(申请号：201410422928.9)公开了一种大尺寸零部件的3D打印制造方法，该方法主要将待制造的大尺寸零部件分成若干部分，分别打印制造后再组合为一起，但是这会造成因切割拼接而影响到制件性能及尺寸精度，另外，也在无形中增加了打印前后处理过程的复杂性。

同时，打印制品的性能除了与原材料的组成有关，还与打印路径等工艺因素有关，最近国际杂志上出版了一篇论文，[Ying-Guo ZHOU,Bei SU,Lih-ShengTURNG.Depositing-Induced Effects of Isotactic Polypropylene and PolycarbonateComposites During Fused Deposition Modeling.Rapid Prototyping Journal,2017,23(5),Doi:10.1108/RPJ-12-2015-0189.]，该文描述了在3D打印中，沿着打印方向在一些特定的工艺条件下材料会因打印诱导效应发生结构改变，从而使制品性能差异较大。因而，3D打印在特定的条件下，不仅仅是材料简单的堆积，而会因打印过程某一方向上的作用力起到改变材料结构的作用，分割打印并组合的方式则无法充分利用打印诱导效应，其在分割处往往容易形成力学性能的薄弱环节。对于大尺寸制件来说，其力学性能也往往是需要重点关注的，如果能够有效利用这种打印诱导效应，则对于提高制件性能会有较大帮助。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种单向大尺寸制件的3D打印方法及其打印装置。

技术方案：本发明所述的一种单向大尺寸制件的3D打印方法，包括以下步骤：

(1)根据欲打印制件的尺寸和活动打印板的尺寸确定需要的分块数量以及所需要的活动打印板数量，例如将两者的商值往上取整数；

(2)将活动打印板进行连接拼装后进行无缝化处理(例如可以采用粘接的连接方式)，形成能够满足尺寸的一体化打印床；

(3)对欲打印制件的模型分块处理后转化为用于打印的打印代码，进行合并且增加相应的处理代码，其中，合并方式包括每一层上的分块合并和综合合并，合并操作可以通过手工或者编制计算机程序来完成；