[发明专利]一种可重构3D打印机平台及利用其打印悬臂结构产品的方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种可重构的3D打印机平台及利用其打印具有 悬臂结构产品的方法。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过 逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术可以自动、快速、直接和精确地将计算机中 的三维设计转化为实物模型，甚至直接制造零件或模具，从而有效地缩短了产品研发周期， 在工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天等领域都有着重要应用。

然而，现有的FDM 3D打印机由于设备本身的缺陷以及3D打印层层叠加的本质，在打 印空洞以及悬臂时都需要进行支撑结构的打印以支撑下一层材料的打印。在打印过程中打印 支撑额外增加了打印一个零件的总时间，且所有的支撑在打印完成后，都必须人工去除，不 仅浪费了材料，也浪费了人工处理的费用。因此，进一步对3D打印平台结构进行改进，有 效解决悬臂等结构打印时的支撑问题，对3D打印技术具有重要的推进作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有3D打印技术在打印空洞以及悬臂部件时需进行支撑结构打印 的问题，提供一种可重构3D打印机平台，可实现3D打印平台随打印模型结构变化而改变的 目的，有效解决悬臂等特殊结构的支撑打印问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种可重构3D打印机平台， 它包括平台框架和微柱阵列，其中微柱阵列由若干个支撑微柱进行紧密排列而成，每个支撑 微柱均设置在平台框架内，且每个支撑微柱相对平台框架的高度可调。

上述方案中，所述微柱阵列中的若干个支撑微柱与驱动电机相连，根据待打印产品的结 构特征在若干个支撑微柱上设置驱动电机，在驱动电机的作用下调节其相对平台框架的高度。

上述方案中，也可采用调控平台调节微柱阵列中支撑微柱相对平台框架的高度；所述调 控平台设置在微柱整列下方，它包括支撑架和设置在支撑架上的调节柱，调节柱相对支撑架 的高度可调，且调节柱沿微柱阵列水平方向的位置可调，通过调整调节柱水平方向的位置及 相对支撑架的高度，控制微柱阵列中若干支撑微柱相对平台框架的高度。

上述方案中，所述支撑微柱之间的水平方向的间距为0.2cm以下；也可根据打印机打印 精度的提高，适当增加支撑微柱之间的间隙。

上述方案中，每0.04cm²打印平台的区域内应设置一个支撑微柱，支撑微柱的数量为9 个以上。

优选的，所述支撑微柱的数量为25个以上。

上述方案中，所述微柱阵列为矩形阵列或圆形阵列，或排布方式实质上属于矩形阵列或 圆形阵列的密排阵列。

上述方案中，所述驱动装置为直线电机或旋转电机。

上述方案中，所述旋转电机通过齿轮、齿条机构、曲柄连杆机构或活塞结构等方式与支 撑微柱连接，控制支撑微柱相对平台框架上下移动(直线运动)。

上述方案中，所述支撑微柱的截面形状为三角形、矩形、正六边形、圆形等可实现密排 状态的形状。

上述方案中，所述支撑微柱截面的等效直径不大于0.1cm。

上述一种可重构3D打印机平台打印悬臂结构产品的方法，包括如下步骤：根据悬臂结 构产品的形状特征，首先在悬臂结构对应的支撑微柱上打印支撑结构，然后调节平台框架内 若干支撑微柱的高度至计划打印悬臂结构的位置处，然后进行3D逐层打印得悬臂结构产品。

上述方案中，所述悬臂结构产品包括T型结构、F型结构、半球体结构等需要打印外部 支撑的产品；所述悬臂结构产品由支撑结构和悬臂结构组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明首次提出利用多个高度可调并紧密排布的支撑微柱，且每个支撑微柱相对平台 框架的高度单独控制，可实现3D打印平台随打印模型结构变化而改变的目的，无需额外引 入外部支撑结构及其后处理工艺，有效解决悬臂等特殊结构的支撑打印问题，显著提高打印 效率并节约成本。

2)本发明涉及的结构简单、操作方便，平台结构变化方式多样、可控，适用性广，对 3D打印技术具有重要的推进作用。

附图说明

图1为本发明一个实施例的可重构3D打印平台的俯视图。

图2为本发明一个实施例的可重构3D打印平台的主视图。

图3为本发明一个实施例的可重构3D打印平台打印T型悬臂结构产品时的结构示意图。

图4为本发明一个实施例的可重构3D打印平台打印半球体型悬臂结构产品时的结构示 意图。