[发明专利]自动去除支撑材料的三维打印机及其成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成型装置及成型方法，具体涉及一种自动去除支撑材料的三维打印机及其成型方法。

背景技术

三维打印，也称增材制造或者积层造型，是利用数字模型加工出物理对象的过程，在加工过程中，通过逐层填加材料而建造打印对象。

三维快速成型的方法主要包括的类型为：立体平板印刷或光固化（Stereolithography，SLA)、分层实体制造（Laminated object manufacturing， LOM)、选择性激光熔化（Selective laser Melting， SLM)、熔融沉积成型（Fused deposition modeling， FDM)。

目前，市面上FDM 类型的三维（3D）打印最为常见，这种类型的三维打印机的生产成本较低，且打印的操作较为便利，初学者容易掌握。其主要原理是将线状丝材如PLA （聚乳酸）等通过高温喷嘴熔融，然后利用后续线材的连续挤压，将熔融状的材料通过喷嘴出口挤出，然后熔融状材料层层堆积产生三维物体，例如在申请号为CN201410827191.9、CN201510054483.8 和CN201510313735.4 的中国发明专利申请文件中记载了FDM 类型的三维打印机及其工作原理。

然而，现有的三维打印机在打印悬空物体时存在很多问题，甚至无法打印悬空物体。例如，如图1所示，是现有的一种具有悬空部的三维物体，该三维物体包括主体部10和悬空部11，悬空部11由于下底面没有其它支撑，受限于重力因素，因此在三维打印中就无法或很难实现悬空部11的成型。当需要用三维打印机打印这种具有悬空部11的三维物体时，如图2所示，三维打印机一般首先打印出主体部10，然后，打印出支撑部12，这样才可以继续在支撑部12上打印出悬空部11。然而，这种打印方式需要消耗过多的支撑材料，不仅造成资源的浪费，并且会延长打印工作时间，降低三维打印机的工作效率。

另外，三维物体在形成支撑部后，支撑部的去除一般需要人工去除，这不仅消耗人力成本，并且去除支撑部的时候也容易造成支撑部与悬空部接触界面的不平整，这种不平整会影响三维物体的美观性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种解决在打印支撑材料时可以提高工作效率并节省支撑材料的三维打印机，并且，解决现有三维物体的支撑部无法自动去除的问题。

为了完成上述目的，本发明提供了一种自动去除支撑材料的三维打印机，三维打印机包括打印头组件和打印平台，打印头组件可相对于打印平台沿三维方向独立地移动；控制器分别与打印头组件和打印平台电连接；打印头组件包括第一打印头和第二打印头，第一打印头装载有打印主体材料，第一打印头可相对打印平台沿三维方向独立地移动；第二打印头装载有打印支撑材料，第二打印头可相对打印平台沿三维方向独立地移动；支撑板组件具有连接在一起的移动机构和支撑板，移动机构带动支撑板相对于打印平台在三维方向上移动；夹紧装置，具有夹持件，所述夹持件用于夹持所述打印平台上三维物体；激光切割装置，用于切割所述三维物体上支撑材料形成的部分。

由上述方案可见，在打印支撑部之前，先把支撑板移动至打印平台上方的第二高度，第二打印头把支撑材料沉积在支撑板上形成支撑部，这样可以缩短支撑部所需要打印的高度。定义悬空部至打印平台的高度为第一高度，传统三维打印机则需要打印出第一高度的支撑部后才可以打印悬空部。相比而言，本发明的支撑部需要打印的高度则是第一高度与第二高度的差值，也就是说，本发明节约了第二高度的支撑部的打印。因此，本发明的支撑部需要打印的高度减少，这样不仅节省材料，而且可以提高打印效率。另外，激光切割装置可以把支撑部与悬空部分离，实现自动去除支撑材料的功能。夹紧装置可以对三维物体起到限制移动的目的，防止其意外移动。