[实用新型]一种带铆钉孔阵列的3D打印底板

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料成型加工领域，尤其是高分子材料的熔融沉积成型装置。

背景技术

熔融沉积成型(Fused deposition modeling,FDM)是一种广泛应用的3D打印技术。在这一增材制造技术中，条状塑料原料被加热熔化以熔体的形式堆积粘附在预定的打印位置，打印制品最终由熔体逐条逐层堆积粘结成型。

目前，FDM打印制品在成型加工过程中的翘曲现象较为显著，制品尺寸越大、翘曲越明显，翘曲的制品甚至会干涉到3D打印机喷嘴的移动造成打印无法继续进行，使得FDM技术在大尺寸零件快速成型的应用中困难重重，阻碍了3D打印技术的推广运用。

FDM成型过程的翘曲现象，直观原因是3D打印机的打印底板与制品底面之间的粘接力不够。为此，技术人员提供了在打印底板上铺设耐高温塑料膜、提高打印底板的加热温度等解决方案。然而，这些措施对3D打印制品的翘曲抑制效果有限，并且可靠性不高。

发明内容

为了抑制3D打印制品在FDM成型过程中的翘曲变形，本实用新型在3D打印机底板上增设铆钉孔阵列，借助这种带铆钉孔阵列的打印底板，通过3D打印机本身的打印成型能力在铆钉孔中实时在线打印生成制品底部的铆钉，提高3D打印制品在打印底板上的附着强度，从而减小3D打印产品的翘曲变形。

本实用新型的目标是通过如下技术方案来实现的。

提供一种3D打印底板，主要适用于熔融沉积成型3D打印机，它承接打印喷嘴挤出的物料流体，是最终产品的支撑平台，其基本形状为矩形的平板，其特征在于：

a)所述的平板上设置有铆钉孔，铆钉孔由小孔和大孔串接而成，小孔直径为0.5～1mm、长度为0.2～0.4mm，大孔主体直径2～3mm，铆钉孔的轴线垂直于平板平面；

b)铆钉孔的数量众多，呈阵列排列在平板上，铆钉孔阵列布满整个平板。

利用本实用新型提供的3D打印底板，可以提高3D打印制品在打印底板上的附着力，有效降低3D打印产品的翘曲变形。

附图说明

图1为本实用新型的3D打印底板的俯视图，图2为这种底板的正视图，图3为这种底板的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。

一种3D打印底板，适用于熔融沉积成型3D打印机，整体上来看它是矩形的平板，厚度为2～4mm，其特征在于：

a)所述的平板上设置有铆钉孔，铆钉孔由小孔和大孔串接而成，小孔直径即为铆钉杆直径0.5～1mm、长度为0.2～0.4mm，大孔主体直径2～3mm，大孔用于容纳铆钉头，铆钉孔的轴线垂直于平板平面；

b)铆钉孔的数量众多，呈阵列排列在平板上，铆钉孔阵列布满整个平板。

使用上述打印底板进行熔融沉积成型加工时，在打印制品第一层(底面层)的过程中，在打印底板的铆钉孔处实时地打印出铆钉，通过打印的铆钉将制品的底部与打印底板铆接在一起，增强3D打印制品与打印底板的结合力，抑制打印翘曲变形。

铆钉孔的小孔是条状打印物料从喷嘴挤出后进入大孔形成铆钉头的流动通道，所以小孔的孔径不宜小于喷嘴孔径。然而，加大小孔的孔径后自打印铆钉杆的直径就会相应增大，制品打印完成后去除铆钉时所需作用力也会增大。如果铆钉孔径过大，去除铆钉后在打印制品底面留下的痕迹将变得不可忽视，影响制品表面质量。为便于自打印铆钉的成型与去除，铆钉孔的小孔直径即铆钉杆直径取为0.5～1mm。

较短的铆钉孔小孔长度形成了铆钉的细颈结构，能够引发一定的应力集中，为将自打印的铆钉从制品底面折断剥离构造了有利条件。小孔长度越短自打印铆钉的剥离去除越轻松，因而小孔长度取较小值0.2～0.4mm。

为了适应在打印底板上成型制品的各种形状需求，铆钉孔以阵列的形式布满整个底板。为了与打印底板的整体外形相适应、铆钉孔阵列呈矩形排布。阵列中铆钉孔之间的间距为10mm。孔太过密集，3D打印制品底面表观质量受影响。孔太稀疏，在需要铆钉抑制翘曲变形的位置因为没有铆钉孔不能打印生成铆钉，将使得打印底板对变形的约束作用得不到充分发挥。

当然，打印底板不仅可以是矩形平板、还可以是圆形平板，通常是与3D打印机的底座形式相匹配。此外，打印底板的厚度、孔径的大小、孔的长短，也应该是依据成型制品与3D打印机的实际情况进行微调的。