[发明专利]一种三维打印台及其多面支撑打印方法

说明书

本发明公开了一种三维打印台，包括机架、底面支撑、四周支撑、打印头定位系统、支撑定位系统；所述打印头定位系统包括单片机、打印头、步进电机以及相应的皮带光杆传动件；所述底面支撑和四周支撑由多个微支撑件离散组合而成，所述支撑定位系统包括可编程逻辑控制器PLC以及与其连接的多个气缸，所述每个微支撑件均连接一个气缸，可通过气缸的驱动独立进行定位运动并拼装形成支撑组架；还公开了采用该三维打印台进行多面支撑打印的方法。该发明实现悬空件的精确一体化3D打印，在打印对于具有复杂曲面的悬空件优势更加明显；所有支撑组件均循环使用，打印过程中无需打印支撑，节约大量原材料，简化后处理过程，节约了从打印模型到产品的时间。

技术领域

本发明涉及增材制造装备技术领域，尤其是涉及一种三维打印台及其多面支撑打印方法。

背景技术

3D打印即增材制造，它主要包括激光选择性烧结(SLS)、光固化成型(SLA)、分层实体制造(LOM)、熔融沉积技术(FDM)等。这些技术多通过计算机软件将欲打印制件的CAD三维模型沿某一个或几个方向分层切片处理后，得到每层截面轮廓的加工信息，在3D打印机中层层堆积，并采用不同方式来使堆积的材料固化，从来快速、精确的获得所需制件的方法。在该过程中，3D打印装置是必要的设备，这些设备因打印方式及打印材料的不同存在较大差异，以熔融沉积设备为例，主要包括桌面式的3D打印机和工业级的3D打印机。

然而，目前不论哪一款FDM设备，例如3D打印领域的龙头企业Stratasys公司推出的最新版大型工业级3D打印机FDM900打印具有悬空部位的模型，也是通过在打印过程中额外的逐层打印支撑来解决这一问题，但仍无法保证悬空件的精度，同时带来原材料严重浪费、去除支撑等繁杂的后处理、打印周期长等问题，对于打印具有复杂曲面的悬空件更是个难题。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明第一目的是公开一种支撑循环利用，能够打印具有复杂曲面悬空件的三维打印台，第二目的是公开采用该三维打印台进行多面支撑打印的方法。

技术方案：本发明所述的三维打印台，包括机架、设于机架内的底面支撑和四周支撑、打印头定位系统、支撑定位系统；所述打印头定位系统包括单片机、悬于底面支撑上方的打印头、步进电机以及相应的皮带光杆传动件，所述打印头通过单片机控制来完成机架范围内任意方向上的运动；所述底面支撑和四周支撑由多个微支撑件离散组合而成，所述支撑定位系统包括可编程逻辑控制器PLC以及与其连接的多个气缸，所述每个微支撑件均连接一个气缸，可通过气缸的驱动独立进行定位运动并拼装形成支撑组架，该打印机的平台不是现有打印机平台用的玻璃或者铝基板，而是根据“微分原理”，将打印底面及四周的四个面离散为很多个可以独立控制的大小均匀的微支撑件，离散单元越小微支撑件越多，成型精度越高，并且这些微支撑件能够被可编程逻辑控制器PLC独立控制自由活动。

其中，所述打印头定位系统是单片机通过G代码控制步进电机，步进电机旋转通过皮带带动光杆旋转，进而带动安装在光杆上的打印头进行定位运动。

所述支撑定位系统是可编程逻辑控制器PLC通过PLC定位程序来控制气缸，进而驱动微支撑件的定位运动。

进一步的，所述PLC程序是通过手工或者编制算法来添加完成。

进一步的，所述底面支撑的微支撑件内均安装有加热电阻，通过PID温控模块调节流经该电阻的电流使电阻发热来对打印台底面进行加热，打印过程中可以开启底面所有支撑的加热，也可以根据打印模型开启相应支撑的加热。

随着可编程逻辑控制器PLC的快速发展及应用，PLC可以很方便的进行多点输入输出控制，并且具备精度好，易扩展等优势。由于本发明除了控制打印头在XYZ三轴向相关的运动控制，还需要精确控制较多数量的微支撑件，所以该三维打印台的控制器采用西门子公司的S7-1200PLC。