[发明专利]一种3D打印设备及3D打印方法

说明书

一种3D打印设备，至少包括：3D打印主体和力补偿装置，其中，所述3D打印主体，用于实施3D打印；所述力补偿装置，用于在实施所述3D打印的同时对打印材料进行力补偿。同时本申请还涉及一种3D打印方法，本申请中的3D打印设备和3D打印方法，打破了目前自上而下依靠重力堆叠的常规方式，采用了力补偿装置，使其与重力共同配合从而达到打印材料堆叠力可调的目的，可以实现不同材料、不同密度的材料堆叠，扩展了3D打印的应用领域。

技术领域

本发明属于3D打印装备领域，具体涉及一种3D打印设备，同时本发明还涉及该 3D打印机的打印方法。

背景技术

随着智能制造工程、工业4.0等概念的普及，3D打印技术正在变得越来越普及。 3D打印技术最早出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术 术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末 末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来， 最终把计算机上的蓝图变成实物，这打印技术称为3D立体打印技术。

具体来看，3D打印(英语：3D Printing)，属于快速成形技术的一种，它是以数 字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式 来构造物体的技术(即“积层造形法”)。过去其常在模具制造、工业设计等领域被 用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，特别是一些高价值应用(比如髋 关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件，意味着“3D 打印”这项技术的普及。

2010年3月，一位名为恩里科·迪尼(Enrico Dini)的发明家设计出了一种神奇的3D打印机，这种打印机比常规方法要快四倍，而且所使用的原料也只有原来的三分之 一到二分之一，更重要的是几乎不会产生任何废弃物。这也是3D打印技术的优势之 一，能够做到几乎将原料全部利用，不产生废料。

与此同时，我们也发现目前传统的3D打印技术中还存在着一些缺陷：1、在现有 技术中，3D打印采用“分层制造，层层叠加”的增材制造工艺，层与层之间可能存在 压实不够，材料无法完全贴合的情况，很难打印出高强度的模型。2、在现有技术中， 由于3D打印模型是从下往上打印，由于重力作用，下方材料受到的压力要大于上方 材料受到的压力，可能会导致打印出的模型上下密度不一样。3、在现有技术中，某些 3D打印材料因冷却而收缩，自身重力不能克服收缩力，导致材料变形，脱离打印平台， 模型边缘卷起。4、在现有技术中，在打印模型较高层时，因为来自打印平台的热量不 能达到相应的高度，材料冷却得更快，因此打印层的粘附性较低，可能会形成裂缝。5、 在现有技术中，3D打印都是从下往上打印，对于有些特定模型，从上端往下端的打印 或者从左/右侧向右/左侧的打印更加适合。

以上问题中，国内外同行针对其中的某些个问题进行了研究，如针对问题3，国 内外同行通过使用可加热的打印平台、打印平台上添加胶水、使用粘性印刷床、校准 印刷床等方式进行改进，针对问题4，国内外同行有采用梯度升温、梯度降温、加装 冷却风扇等方式，可以解决或部分解决问题。但以上技术手段均存在一定的局限性， 适用范围窄。

因此，鉴于目前在3D打印领域中还存在的一些问题，本发明对3D打印设备进行 了进一步的设计和研究。

发明内容

针对以上现有技术中的不足，本发明的目的之一提供一种3D打印设备，通过力 补偿装置很好的解决了目前3D打印领域中的一些问题，同时也拓宽了3D打印的应用 领域。本发明的目的之二是提供了一种3D打印方法，通过力补偿装置的应用，使3D 打印技术应用更加广。

本发明的目的之一通过下述技术方案得以解决。

一种3D打印设备，至少包括：3D打印主体和力补偿装置，其中，所述3D打印 主体，用于实施3D打印；所述力补偿装置，用于在实施所述3D打印的同时对打印材 料进行力补偿。