[发明专利]基于可编程点阵顶针的3D打印支撑系统及其控制方法

说明书

本发明涉及基于可编程点阵顶针的3D打印支撑系统及其控制方法，系统包括控制模块、固定架、设于固定架上的顶针成型装置、顶杆驱动装置和XY移动平台，顶针成型装置设于顶杆驱动装置上方，顶杆驱动装置安装在XY移动平台上，顶针成型装置包括一系列顶针，每根顶针的上升高度可独立控制；控制模块将三维模型的信息转换为控制顶杆驱动装置、XY移动平台装置的运动指令，使不同顶针上升至不同高度，进而使点阵顶针的顶部形成打印模型的支撑。与现有技术相比，本发明可根据打印的模型生成所需的底部支撑，无需在打印过程中打印材料支撑结构，实现高效率、低成本打印。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种基于可编程点阵顶针的3D打印支撑系统及其控制方法。

背景技术

3D打印技术将复杂的三维问题简化为易于处理的二维问题，通过材料层层堆积的方式可以制造出几何上高度复杂的零件，这种优势极大推动了3D打印在各个领域的应用。在3D打印过程中，材料至下而上的堆积是在已成型的材料结构基础之上进行的，如果模型的某些部位是悬空的，则打印过程必须要利用支撑结构以避免材料的坍塌，这种支撑在熔融沉积式3D打印过程中的应用尤其广泛。然而支撑结构的存在带来了诸多问题，比如零件表面质量差，打印效率低，材料浪费以及打印件后处理复杂等；此外，因传统3D打印零件使用材料支撑，打印完成后需要对支撑材料进行拆除，一定程度上会使得零件的表面质量受损。近年来，有关3D打印的支撑结构的研究主要集中在如何减少支撑材料结构以削弱其带来的影响，并没有一种技术能够去掉材料支撑以从根本上解决问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于可编程点阵顶针的3D打印支撑系统及其控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于可编程点阵顶针的3D打印支撑系统，包括固定架、顶针成型装置、顶杆驱动装置、XY移动平台以及分别与顶杆驱动装置、XY移动平台连接的控制模块，顶针成型装置、顶杆驱动装置、XY移动平台由上至下依次设置在固定架上，所述的顶针成型装置包括按照点阵密集排列的一系列顶针，所述的顶杆驱动装置包括多个用以推动不同位置的顶针沿Z轴运动的上下驱动模块，每根顶针的上升高度由各上下驱动模块独立控制；所述的控制模块通过处理导入的三维支撑模型获取点阵数据的坐标信息，然后进一步将点阵数据的坐标信息转换成驱动控制指令控制XY移动平台移动至某一处位置后，控制该处的上下驱动模块推动其对应的顶针上升至预定高度，完成后进行下一处位置的顶针推动控制，使不同顶针根据所需点阵数据的坐标信息上升至不同高度，直至所有顶针均达到预定高度后，顶针的顶部形成所需要的打印模型的支撑。

优选地，所述的顶杆驱动装置还包括固定底板、板状固定架和多个固定侧板，多个固定侧板并行设置，所述的板状固定架依次穿过多个固定侧板的下方，多个固定侧板的底部并行固定在固定底板上，每一个固定侧板上均匀设置多个上下驱动模块，上下驱动模块的底部固定在板状固定架上。

优选地，所述的上下驱动模块包括顶杆、丝杆、光杆、升降台、支撑板及与控制模块连接的Z轴驱动电机，所述的支撑板包括竖直板、设于竖直板顶部的第一水平板及设于竖直板底部的第二水平板，所述的竖直板固定在固定侧板上，所述的Z轴驱动电机固定在板状固定架上，所述的第二水平板固定在Z轴驱动电机的顶部，所述的丝杆与Z轴驱动电机相连，丝杆的顶端穿过升降平台后固定在第一水平板上，光杆的底端固定在第二水平板上，光杆的顶端穿过升降平台后固定在第一水平板上，顶杆固定在升降平台上，其顶端穿过第一水平板，各个上下驱动模块上的顶杆均匀对应相同数量的顶针。

优选地，所述的XY移动平台包括用以驱动顶杆驱动装置沿水平方向移动的X轴移动机构和Y轴移动机构，所述的X轴移动机构设于固定架的底部，所述的Y轴移动机构设于X轴移动机构上。