[发明专利]无需支撑的3D打印装置及其打印方法

说明书

本发明提供一种无需支撑的3D打印装置及其打印方法，该打印装置用四个立柱和底部的矩形结构作为支撑，在立柱的中间设置有支柱，在支柱上设有工作台导杆，第一工作台转动连接在工作台导杆上，第二工作台位于其上，在四个立柱上设置有两平行滑动丝杠，滑动丝杠上滑动连接有移动滑块，两移动滑块间连有滑动丝杠和滑块，滑块上有3D打印喷头和热源端部件，本发明介绍了该打印装置的具体打印方法；使用本发明的打印装置，可以直接打印悬空结构，无需添加支撑物，节省了大量的人力、物力，提高了打印件的表面质量，缩短了打印时间。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种无需支撑的3D打印装置及其打印方法。

背景技术

3D打印的过程是将零件分成若干层，分层叠加材料来制造实体，现有的3D打印均是在垂直工作台面的方向来分层，而且工作台面是固定水平的，然后依次平行的逐层堆叠材料后形成产品，其分层堆积的特点决定了在制造过程中必须为具有悬空结构的部分堆叠一定的支撑材料作为支撑，才能打印产品，否则产品材料没有足够强度的支撑，悬空着无法逐层堆叠打印，如果零件形状比较复杂，那么一次打印过程需要花费很多的支撑材料，造成浪费，增加了产品成本，同时与支撑材料接触的模型表面的表面质量一般较差，难以达到较高精度要求。

目前常见的添加支撑方法主要有通过软件的功能实现人工手动添加和软件自动生成两种；人工添加支撑需要技术人员使用建模软件对悬空结构手动绘制支撑结构，这对技术人员要求高而且手工添加的支撑不够可靠，技术人员要对不同的零件做一对一的单独处理，费时费力；由软件自动生成支撑，往往也存在需要系统大量的计算，且支撑机构消耗的原材料成本不低的问题，还会在零件制造好后分离支撑和模型的时候造成模型与支撑接触面表面质量不理想的情况。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种无需支撑的3D打印装置及其打印方法，解决了现有技术中打印悬空结构需要添加支撑结构的问题，节约了大量的支撑材料和人力、物力，提高了3D打印模型的表面质量，缩短了3D打印时间。

本发明所采用的技术方案是，无需支撑的3D打印装置，底部为矩形结构，矩形结构的四个角通过L形连接件，各固定有一个立柱，立柱上端装有立柱保护套，立柱a与立柱d中间连接有滑动丝杠b，立柱d外侧固定连接材料丝轮，立柱b与立柱c中间设置有滑动丝杠a，立柱b上与滑动丝杠a相对的一侧设置有伺服电机a，滑动丝杠a和滑动丝杠b平行，且平行于矩形结构；滑动丝杠a上移动连接有移动滑块c，滑动丝杠b上移动连接有移动滑块b，移动滑块c和移动滑块b间通过滑动丝杠c连接，移动滑块c和移动滑块b间还设置有传送带，移动滑块b外侧还设有传送带带轮柱，放置传送带，移动滑块c外侧装有伺服电机支撑架和伺服电机b，其中滑动丝杠c与传送带平行，且平行于矩形结构；

所述滑动丝杠c和传送带上套有滑块，滑块一侧带有热源端部件，热源端部件与材料丝的一端连接，材料丝的另一端缠绕在材料丝轮上，热源端部件熔化材料丝后，利用3D打印喷头喷涂于第二工作台上，3D打印喷头连接在热源端部件的下方；滑块的另一侧依次装有电机箱和表面加热装置，电机箱为表面加热装置提供热源；表面加热装置由加热线圈、电源端口和电源线组成，通过连接在电源端口上的电源线，连接电源进行加热；

所述立柱a与立柱b中间设置有滑块导轨a，滑块导轨a顶端设有支柱盖帽，立柱c与立柱d中间设置有滑块导轨b，滑块导轨a与滑块导轨b平行于立柱方向，滑块导轨a与滑块导轨b内各设置有一个移动滑块a，两个移动滑块a中间连接有工作台导杆，工作台导杆平行于矩形结构，第一工作台转动连接在工作台导杆上，第二工作台转动连接在第一工作台上，第一工作台与第二工作台的连接处一侧用端帽固定，另一侧设置有伺服电机d；滑块导轨b顶端固定有支撑架，支撑架上装有伺服电机c，工作台导杆、第一工作台连接处与第一工作台、第二工作台连接处垂直相交。