[发明专利]一种三维打印方法及装置

说明书

本发明公开了一种三维打印方法，采用距离测量头，扫描并测量打印基材表面的地貌数据；通过三维打印控制器计算成形作用头在各打印层，跟随打印基材地貌实施沉积作业的随动路径、沉积厚度分布数据等三维打印参数，并控制成形作用头跟随打印基材表面地貌实施沉积作业；在打印过程中，通过Z轴定位机构的随动运动确保成形作用头通过持续调整各XY坐标位置处的沉积厚度，逐层累积，确保在打印基材表面直接打印出准确的三维形体。本发明公开的方法，可以在斜面、曲面、非规整平面直接实施增材作业，无需对打印基材进行精确预定位、无需预先准备打印基材的三维数值模型、亦无须对待打印目标与打印基材进行三维形貌预匹配，即可在实时控制系统中实现。

技术领域

本发明属于机电方法类，具体涉及一种非平面打印方法及装置。

背景技术

采用熔融沉积方法打印三维物体，如FDM(熔融沉积成形)工艺、LMD(激光熔融沉积)工艺，通常需要在平面的打印基板上进行。主要原因是设计的三维打印物体，通常包含一个理想平面的底面，所以最好能在一个接近理想平面的打印基板上打印三维物体，才能满足打印需要。但是，实际中一旦打印基材平面度偏差较大时，就可能出现初始沉积层翘曲，进而导致打印失败的情况。不仅如此，实际工作中，还需要打印基板在工作时需处于绝对水平的位置。传统方式下，通常会控制打印基材的平面度符合在较为严格的平面度水平，并在打印基板或三维打印装置四角设置手动调节螺栓，依靠塞尺等量具以及人工反复调整，以实现打印基板处于较高的水平度，但其操作较为繁琐。

目前，正是三维打印对于打印基板平面度和水平度的要求，提高了三维打印设备的成本，也限制了三维打印的应用领域的应用场景。因此，一旦突破了对打印基板平面度和水平度的要求，就可以打破打印基板的局限，甚至可以在任意三维物体表面，或者说任意基材表面进行三维打印。

而且为了能在任意三维物体表面快速方便的进行三维打印，开发一种无需对打印基材进行精确预定位、无需预先准备基材的三维数值模型，亦无须对三维打印零件与基材表面形状进行预匹配的三维打印方法，就很有必要。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种方案简单、技术可行的三维打印方法，以实现在至少有一面为斜面、曲面及其它非规整平面的立体物品上进行三维打印。

本发明的技术方案如下：

一种三维打印方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：

S01.移动Z轴定位机构，将打印基材移动至测量坐标位置；

S02.距离测量头对打印基材的打印区域进行地貌扫描，并根据设定的采样间隔，记录地貌数据；

S03.三维打印控制器将地貌数据与待打印目标的三维数据相叠加，计算待打印区域各扫描点的打印层数以及各打印层的沉积厚度；

S04.三维打印控制器控制成形作用头及Z轴定位机构，打印三维物体。

优选的，所述S04步骤具体为：

S41.三维打印控制器根据成形作用头所处的XY瞬时坐标位置，计算得出当前打印层对应的Z轴坐标的随动路径，并控制Z轴定位机构输出Z轴运动；

S42.三维打印控制器调取所述XY瞬时坐标位置对应的S03步骤中计算出的当前打印层的沉积厚度；

S43.三维打印控制器驱动成形作用头，沉积在所述XY瞬时坐标位置对应沉积厚度的打印材料；

S44.三维打印控制器驱动XY轴定位机构，将成形作用头移动至所在打印顺序层的下一XY瞬时坐标位置；

S45.重复S41至S44，至所在打印顺序层打印完毕；

S46.驱动Z轴定位机构移动至下一打印顺序层位置，重复S41至S45直至全部三维物体打印层打印完毕。