[发明专利]一种多喷头高速3D打印设备及打印方法

说明书

技术领域

本发明属于3D打印快速成形技术领域，尤其涉及一种超大型3D打印系统及其应用。

背景技术

3D打印技术也叫增材制造技术。是将材料通过逐点到逐层堆迭的方式将产品制造出来。相对于传统的减材制造来说，具有生产周期短、生产工序少和生产数字化等特点。从低碳制造方面来看，3D制造技术中产品需要多少材料就直接打印多少材料，资源利用率高，节能环保。因此具有很好的应用前景，是当前国际上的研究热点。3D打印采用逐层累积的方式，当打印模型尺寸较大时，成型时间可长达几十个小时。

目前3D打印技术在技术上的分类主要是根据打印的材料（耗材）来分类，主要分为FDM（熔融沉积）、SLS（激光选区烧结法）、SLA（光固化成型法）、SLM（金属粉末激光熔化）和DLP（投影仪光固化）等。

在打印之前，需要将产品的3D数字模型进行处理，我们将这个过程叫做切片处理，其实就是将模型在计算机上进行“体-面-线-点”逆处理过程。FDM、SLS、SLA和SLM采用“点-线-面-体”成型过程，DLP采用“面-体”成型过程。目前的3D打印成型技术普遍采用单喷头设计，在同样的机械传动结构下，喷嘴过小，打印精度高，但是打印速度大大降低；喷嘴过大，则恰恰相反。尤其在大型3D打印机应用过程中，3D打印技术的生产周期短这个特点不复存在，极大降低3D打印技术的应用广泛性。

虽然，专利文献1（中国专利申请号：201510437199.9）公开了一种多喷头高速度FDM模型打印方法，对三维模型数据进行非等层厚的切片，对于多种不同层厚的切片数据，运用控制算法，将其分配给多种不同口径的喷头，喷头结构中不同口径的喷头可以在打印过程中相互切换，每个喷头依据多对应的层片数据按需打印出模型轮廓并进行内部填充，通过按顺序逐层累加打印各层片数据，最终实现三维模型文件的高速打印。发明人发现，该方案将一个模型切成不同层厚，导致模型的细节无法顾全整体一致性。

发明内容

为了解决现有技术中问题，本发明提出了一种多喷头高速3D打印设备及打印方法，能够在保证精度的前提下，极大地提高打印速度。

本发明通过如下技术方案实现：

一种多喷头高速3D打印设备的打印方法，所述方法包括：首先获取要打印的模型数据，对三维模型进行等层厚切片，将每层模型内部填充数据与轮廓数据分开处理，根据轮廓打印喷头和填充打印喷头喷嘴参数将模型数据进行转化，分别得到填充打印喷头数据和轮廓打印喷头数据，以分配给填充打印喷头和轮廓打印喷头；基于所获得的切片数据运用多喷头结构的打印喷头系统对模型进行高速打印。

作为本发明的进一步改进，所述打印喷头系统包括多个打印喷头，喷头分为两类，一类为轮廓喷头，另一类为填充喷头。

作为本发明的进一步改进，所述多个打印喷头的喷射口径不同，填充喷头的喷嘴口径大于轮廓喷头的喷嘴口径。

作为本发明的进一步改进，喷头的排列方式按喷嘴口径的大小按顺序固定在喷头系统的加热块上。

本发明还提供了一种多喷头高速3D打印设备，包括多喷头结构的打印喷头系统以及数据处理系统，其中，所述数据处理系统获取要打印的模型数据，对三维模型进行等层厚切片，将每层模型内部填充数据与轮廓数据分开处理，根据轮廓打印喷头和填充打印喷头喷嘴参数将模型数据进行转化，分别得到填充打印喷头数据和轮廓打印喷头数据，以分配给填充打印喷头和轮廓打印喷头，所述打印喷头系统包括多个打印喷头，喷头分为两类，一类为轮廓喷头，另一类为填充喷头；基于所获得的切片数据运用所述打印喷头系统对模型进行高速打印。

本发明的有益效果是：本发明的采用多喷头打印技术，大口径喷头用于内部填充，小口径喷头用于外部轮廓打印，在保证精度的前提下，极大地提高打印速度；采用模型多喷头切片处理技术，能广泛涵盖绝大多数种类的3D打印技术，使得3D打印制造不论在大型工业级别设备，还是小型桌面机器都能保持着生产周期短的特点；本发明可对现有的设备无需做太多的改动（增加打印喷头）即可升级为多喷头型高速3D打印机，保证现有的3D打印机的产品延续性和可升级性。

附图说明

图1是本发明的多喷头高速3D打印设备的打印喷头示意图；

图2是本发明的多喷头高速3D打印方法中对模型进行切片的示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。