一種3d打印機及使用3d打印機打印物體的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術領域，尤其是涉及一種3D打印機及使用3D打印機打印物體的方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]3D打印是快速成型技術的一種，是一種以數(shù)字文件為基礎，使用可固化材料，通過逐層打印的方式來制造產(chǎn)品的技術。與傳統(tǒng)制造業(yè)采用的減材制造技術不同，3D打印是一種增材制造技術，通過一層層材料的疊加形成最終的產(chǎn)品。
[0004]目前，常用的3D打印技術包括恪融沉積成型技術(Fused Deposit1n Modeling，F(xiàn)DM)、光固化立體成型技術(Stereo Lithography, SLA)、選擇性激光燒結技術(SelectiveLaser Sintering，SLS)以及三維打印技術(3D Printing，3DP)等。
[0005]FDM打印機是斯科特.克倫普于上世紀80年代發(fā)明的，這類打印機通過打印頭打印出某種軟質的材料，這類材料包括熱塑性的材料以及一些生物類來源的材料，可以打印塑料制件、食物、生物材料等。此類打印機較難打印多種材料，并且打印精度較差。
[0006]SLA打印機是最早商用的打印機之一，這類打印機利用紫外光固化光敏樹脂形成打印層，打印完一層后支撐平臺向下(或者向上)移動一定距離讓光敏樹脂層重新覆蓋在前一層打印面上，然后繼續(xù)進行固化。由于支撐平臺在裝光敏樹脂的容器中，所以使用此類打印機一次只能打印一種材料。
[0007]SLS技術與SLA技術比較類似，但使用的原料為粉末，通過激光加熱融合形成打印層。SLS打印機的打印精度較差，打印某些材料時需要保護氣體，打印完成后一般需要一定時間的冷卻。
[0008]3DP技術是通過打印頭將粘合劑或者某種膠擠出到原材料粉末上，從而實現(xiàn)一層層打印的效果。3DP技術能實現(xiàn)彩色打印，并且能使用多種原材料，但其制作的產(chǎn)品一般表面較為粗糙，精度相對較差。
[0009]

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的之一是提供一種打印精度容易調節(jié)和提高的3D打印機和用3D打印機打印物體的方法。
[0011]本發(fā)明公開的技術方案包括:
提供了一種用3D打印機打印物體的方法，包括:獲取所述物體的多個切面圖，所述多個切面圖通過沿著所述物體的打印方向將所述物體的三維模型切片而獲得，并且所述多個切面圖相互平行；將打印材料溶解或者分散于溶劑中，獲得打印溶液或者打印漿料；將所述打印溶液或者打印漿料加入3D打印機的儲液裝置中；依次使所述3D打印機的噴頭位于多個打印平面中，其中每個打印平面平行于支撐平臺，并且所述多個打印平面依次與所述多個切面圖一一對應；其中在每個打印平面中，使所述噴頭相對于支撐平臺在該打印平面內按照與該打印平面對應的切面圖移動并且同時使所述打印溶液或者打印漿料從所述噴頭中擠出，從而打印出與該打印平面對應的切面圖的圖形，并加熱所述圖形使所述圖形固化。
[0012]本發(fā)明的一些實施例中，所述打印材料包括聚合物材料、陶瓷粉末、銀漿和碳材料中的一種或者多種。
[0013]本發(fā)明的一些實施例中，所述溶劑包括N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲苯、丙酮和乙醇中的一種或者多種。
[0014]本發(fā)明的一些實施例中，所述打印溶液中打印材料的質量分數(shù)為2%至30%，所述打印漿料中打印材料的質量分數(shù)為40%至80%。
[0015]本發(fā)明的一些實施例中，完成了所述打印平面的打印之后，還包括:加熱打印出的物體以去除物體中殘留的溶劑。
[0016]本發(fā)明的實施例中還提供了一種3D打印機，包括:控制器；儲液裝置，所述儲液裝置用于容納打印溶液或者打印漿料；噴頭，所述噴頭與所述儲液裝置連通；支撐平臺，所述支撐平臺用于支撐打印出的物體；位置電機，所述位置電機通過第一傳動系統(tǒng)連接到所述噴頭或者所述支撐平臺，使所述噴頭相對于所述支撐平臺運動；擠出電機，所述擠出電機通過第二傳動系統(tǒng)連接到所述噴頭或者所述儲液裝置，并且驅動所述打印溶液或者打印漿料從所述噴頭擠出；加熱裝置；其中，所述控制器用于:獲取所述物體的多個切面圖，所述多個切面圖通過沿著所述物體的打印方向將所述物體的三維模型切片而獲得，并且所述多個切面圖相互平行；控制所述位置電機依次使所述噴頭相對于所述支撐平臺位于多個打印平面中，其中每個打印平面平行于所述支撐平臺，并且所述多個打印平面依次與所述多個切面圖一一對應；其中在每個打印平面中，控制所述位置電機使所述噴頭相對于支撐平臺在該打印平面內按照與該打印平面對應的切面圖移動并且同時控制所述擠出電機使所述打印溶液或者打印漿料從所述噴頭中擠出，從而打印出與該打印平面對應的切面圖的圖形，并控制所述加熱裝置加熱所述圖形使所述圖形固化。
[0017]本發(fā)明的一些實施例中，所述打印材料包括聚合物材料、陶瓷粉末、銀漿和碳材料中的一種或者多種。
[0018]本發(fā)明的一些實施例中，所述溶劑包括N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、甲苯、丙酮和乙醇中的一種或者多種。
[0019]本發(fā)明的一些實施例中，所述打印溶液中打印材料的質量分數(shù)為2%至30%，所述打印漿料中打印材料的質量分數(shù)為40%至80%。
[0020]本發(fā)明的實施例中，將打印材料配制成打印溶液或者打印漿料，通過打印溶液或者打印漿料進行3D打印，可通過調整打印溶液或者打印漿料的濃度、噴頭孔徑、擠出電機運轉速度、位置電機平面移動速度等因素而容易地調節(jié)和提高打印精度，打印精度可以提高到微米量級。而且，所需打印溶液或者打印漿料可自行配制，易于獲得，大大擴展了打印材料的種類范疇。
[0021]
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一個實施例的3D打印機的結構框圖示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明一個實施例的使用3D打印機打印物體的方法的流程示意圖。
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【具體實施方式】
[0025]下面將結合附圖詳細說明本發(fā)明的實施例的3D打印機的結構以及使用3D打印機打印物體的方法的具體步驟。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明一個實施例中，一種3D打印機100可以包括控制器101、擠出電機102、儲液裝置103、噴頭105、位置電機106、支撐平臺107和加熱裝置108。
[0027]儲液裝置103用于容納打印溶液或者打印漿料。在使用該3D打印機打印物體時，配制好的打印溶液或者打印漿料(下文中詳述)將加入該儲液裝置103中。噴頭105連接到該儲液裝置103，即與儲液裝置103連通，使得儲液裝置103中容納的打印溶液或者打印漿料能夠通過噴頭105擠出。
[0028]支撐平臺107用于在其上執(zhí)行3D打印物體的操作，并且打印出的物體支撐于該支撐平臺107上。位置電機106可以通過第一傳動系統(tǒng)連接到噴頭105上(例如，如圖1中示意性所示)或者連接到支撐平臺107上(圖中未示出)，從而通過該第一傳動系統(tǒng)驅動噴頭105相對于支撐平臺107運動或者驅動支撐平臺107相對于噴頭105運動或者驅動噴頭105和支撐平臺107在不同的方向上同時運動，即使得噴頭105與支撐平臺107之間相對運動。本文中，將驅動噴頭105相對于支撐平臺107運動或者驅動支撐平臺107相對于噴頭105運動或者驅動噴頭105和支撐平臺107在不同的方向上同時運動這三種情況統(tǒng)一稱之為使噴頭105相對于支撐平臺運動107。S卩，本文中，當說明噴頭相對于支撐平臺運動時，是指這二者之間存在相對運動，但不限于噴頭運動而支撐平臺靜止，而是只要二者之間有相對運動即可。
[0029]本發(fā)明的實施例中，這里位置電機106驅動噴頭105或者支撐平臺107的第一傳動系統(tǒng)可以是任何適合的結構，例如可以使用本領域中常用的傳動系統(tǒng)結構，在此不再詳述。
[0030]擠出電機102通過第二傳動系統(tǒng)連接到噴頭105或者儲液裝置103，并且可以驅動儲液裝置103中的打