[发明专利]基于激光切除的3D打印机断点续打系统及其断点续打方法

说明书

本发明涉及基于激光切除的3D打印机断点续打系统及其断点续打方法，包括装料盘、送丝机构、长度计数器、出丝喷头、打印平台、激光头、激光器、用于控制激光器的激光电源控制器、打印机架；所述打印机架上还包括用于控制出丝喷头、激光头运动和工作的驱动控制组件。本发明一方面利用长度计数器对熔融沉积型3D打印机进行实时检测，保证了能够随时检测打印过程是否正常；另一方面，通过引入激光加工模块，利用激光加工时间短，冷却速度快，热影响区小的特点，对熔融沉积型3D打印机断点层进行加工处理，实现了断点层的完全初始化，保证了打印模型的完整性，有效提高打印效率和材料利用率。

技术领域

本发明涉及快速成型技术和激光加工技术领域，具体为基于激光切除的3D打印机断点续打系统及其断点续打方法。

背景技术

随着3D打印技术的发展，熔融沉积型的3D打印机越来越成熟，打印精度和打印质量越来越高。然而受成型原理和打印过程参数控制的影响，打印速度相对较慢。同时，熔融沉积型3D打印精度越高，打印机出丝喷头的直径也会相对较小，如果在加工过程中喷头散热不及时，或者因加工时间太长导致喷头出现堵塞等故障，会直接导致打印中断。现阶段，处理的方式主要是通过改善3D打印机工作环境、降低温度，加快散热过程，尽量避免喷头出现故障。

但是，由于熔融沉积型3D打印机受成型原理限制，打印速度本来就比较慢，在实际操作过程中喷头堵塞时有发生，如果因喷头堵塞造成模型无法继续打印，不仅增加制造时间，还会造成材料和人工等成本的浪费。此外，如果对未完成打印的模型重新进行打印，由于在3D打印过程中，从人眼发现喷头故障到手动停止设备运行总存在时间间隔(t_i到t_i+1)，在这段时间差内，打印程序已执行一部分，而这部分并没有完成打印，因此清除喷头故障后，打印程序继续进行很难保证打印模型的完整性。如中国专利CN105946227B“一种带定层续打功能的3D打印机及打印方法”，该方法虽然可以实现续打功能，但是续打定位还是受控制单元的精度影响。因此，续打后的模型相对原始模型还是会有一定的误差。

发明内容

为了解决上述背景技术中所提到的问题，本发明提出了基于激光切除的3D打印机断点续打系统以及断点续打方法。本发明在3D打印设备中引入激光加工模块，实现断点层的完全去除初始化，有效提高续打加工精度。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于激光切除的3D打印机断点续打系统，包括装料盘、送丝机构、长度计数器、出丝喷头、打印平台、激光头、激光器、用于控制激光器的激光电源控制器、打印机架；打印平台用于盛放打印模型。

所述打印机架上还包括用于控制出丝喷头、激光头运动和工作的驱动控制组件。

作为本发明的进一步改进，所述驱动控制组件包括用于控制出丝喷头的出丝控制组件、用于控制激光头的激光控制组件、以及控制器和向控制器输入控制指令的控制判断模块，所述激光电源控制器与控制器连接。

作为本发明的进一步改进，所述出丝控制组件包括喷头出丝长度计算模块、用于驱动出丝喷头运动的交流伺服电机组Ⅰ、用于控制交流伺服电机组Ⅰ的电机控制器Ⅰ，所述电机控制器Ⅰ与控制器连接。

作为本发明的进一步改进，所述交流伺服电机组Ⅰ实现出丝喷头的三维空间运动。

作为本发明的进一步改进，所述激光控制组件包括用于驱动激光头运动的交流伺服电机组Ⅱ、用于控制交流伺服电机组Ⅱ的电机控制器Ⅱ，所述电机控制器Ⅱ与控制器连接。

作为本发明的进一步改进，所述述交流伺服电机组Ⅱ实现激光头的三维空间运动。

基于激光切除的3D打印机断点续打方法，包括以下步骤：

步骤一：根据实验测试，使激光头的有效气化层高度等于3D打印机的打印层高度，并建立3D打印机的打印材料、打印层高度、激光器输出功率、激光头移动速度的材料库；