[发明专利]全封闭式空腔结构的粉末床熔融3D打印方法

说明书

本发明涉及3D打印技术领域，公开了一种全封闭式空腔结构的粉末床熔融3D打印方法，包括如下步骤：将需要打印的零件分主体模型、薄片模型和顶盖模型；在预处理软件中，将主体模型和顶盖模型装配至一起进行切片导入到打印机中；使用打印机完成主体模型的打印，主体模型腔体内的多余粉末；使用与主体模型同种材料的薄板，按照薄片模型的形状裁剪后，搭接在主体模型的上表面；打印机按照主体模型和薄片模型的接触装配轮廓线，在不铺粉的情况下进行空扫；打印机以主体模型和薄片模型为基底，打印顶盖模型。本发明全封闭式空腔结构的粉末床熔融3D打印方法，解决了腔体内部粉末的清理问题和腔体上表面无法悬空打印的问题。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种全封闭式空腔结构的粉末床熔融3D打印方法。

背景技术

粉末床熔融(Powder Bed Fusion，PBF)3D打印主要是使用粉末为原材料，利用激光或电子束为热源，对粉床上逐层铺设的粉末进行扫描，被扫描的粉末经过熔化、凝固后形成实体，层层实体累加，最终形成与输入模型一致的零件。

具体的，粉末床熔融3D打印的步骤为：1、确定零件的打印方向并根据零件摆放方式添加支撑；2、定义打印参数，并将处理完成的模型及支撑切片；3、切片数据导入打印机；4、打印机逐层并铺粉并按照切片数据逐层打印；5、打印完成后清理产品周围多余粉末；6、清除多余支撑结构，得到与设计模型一致的三维实体产品。

粉末床熔融主要通过粉末原材料的逐层铺设与热源的选区熔化实现三维成形。粉末床熔融目前根据热源可以分为激光和电子束两种。相较于其他3D打印技术，粉末床熔融拥有更高的打印精度和表面光洁度。

但是，受限于技术本身的缺陷，该技术无法进行具有平面底面结构的悬空打印。粉末床熔融技术进行全封闭腔体结构打印的难点在于空腔顶面无法悬空成形和腔体内部未熔粉末无法清除。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种全封闭式空腔结构的粉末床熔融3D打印方法，解决了腔体内部粉末的清理问题和腔体上表面无法悬空打印的问题。

为实现上述目的，本发明所设计的全封闭式空腔结构的粉末床熔融3D打印方法，包括如下步骤：

A)将需要打印的零件分为三个模型，主体模型为零件的主体部分，具有连续的空腔结构，且空腔结构的顶面为敞开结构，薄片模型为片状实体结构，其平面形状与主体模型的空腔结构顶面一致，且其轮廓尺寸略大于空腔结构的外轮廓，顶盖模型为实体结构，是零件的顶盖部分，将主体模型的敞开结构全覆盖；

B)在预处理软件中，将主体模型和顶盖模型装配至一起进行切片导入到打印机中；

C)使用打印机完成主体模型的打印，打印后清理主体模型腔体内的多余粉末；

D)使用与主体模型同种材料的薄板，按照薄片模型的形状裁剪后，搭接在主体模型的上表面；

E)打印机按照主体模型和薄片模型的接触装配轮廓线，在不铺粉的情况下进行空扫；

F)打印机以主体模型和薄片模型为基底，打印顶盖模型。

优选地，顶盖模型完成打印后，使主体模型的空腔结构全封闭。

优选地，主体模型的上表面预留有放置薄片模型的搭接结构，薄片模型放置在主体模型上时其上表面与主体模型的上表面平齐。

优选地，薄片模型的厚度根据打印参数进行调整，保证在在薄片模型表面铺设单层粉末材料后热源不会烧穿薄片模型。

优选地，所述步骤D)中，薄片模型使用薄板型材通过裁剪、激光切割或线切割加工。

优选地，所述步骤D)中，薄片模型使用同炉的打印机打印。