一种3d打印平台及其打印优化方法与流程

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本发明涉及3d打印技术，特别是涉及一种3d打印平台及其打印优化方法。


背景技术：

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增值材料技术，即3d打印技术，是于80年代逐渐兴起的一项新型快速成型技术，它的发展开始撼动传统制造业的地位，并在许多高新科技行业展现独到的优势。
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3d打印有多种不同形式，如fdm、dlp、ebf、sla等，材料也多种多样，如热塑性塑料、各种合金、光敏树脂等，但广义上来说3d打印的过程主要为三部分：三维建模，通过计算机对目标进行模型搭建；切片处理，通过特定的软件对模型进行切片；模型打印，通过3d打印机将切片层层堆积构建成目标模型。比较传统制造方式，3d打印机的生产速度主要取决于模型的大小而非结构。如今，在许多领域，对长模型、大模型的搭建有需求，传统的3d打印方式并不能满足这些模型的搭建。原因主要在于3d打印模型在空间上受打印平台的面积、打印喷头的活动范围影响，极大限制了大模型的打印。以长条状模型为例，需要z轴上极大的喷头活动范围，但长条状模型并不常见，能够满足长条状打印的打印机也就十分罕见，限制了建模作者的发挥空间。


技术实现要素：

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发明目的：本发明的一个目的是提供一种3d打印平台，解决了3d打印不适用于长模型打印的弊端。
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本发明的另一个目的是提供一种3d打印优化方法。
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技术方案：本发明的一种3d打印平台，包括可分离平台、电机、两层支撑架和底部支撑板，可分离平台包括固定平台和可升降平台，两层支撑架包括外层支撑架与内层支撑架，外层支撑架与内层支撑架的两端分别固定在固定圆环平台和底部支撑板上，电机控制可升降的圆形小平台沿内层支撑架上下移动，喷头设置在固定圆环平台上方。
[0007]
优选的，固定平台为圆环平台，可升降平台为圆形小平台，且可升降平台的直径与固定平台的内环直径相同。
[0008]
优选的，外层支撑架有多个，两端分别固定底部支撑板和固定平台的外侧，用于支撑固定平台；内层支撑架有多个，两端分别底部支撑板和固定平台的内环侧，用于支撑可升降平台，并作为可升降平台的升降轨道；外层支撑架和内层支撑架交错设置。
[0009]
优选的，底部支撑板上设有底部空洞。
[0010]
优选的，电机设置在固定平台背面，用于控制可升降平台的升降。
[0011]
本发明还提供了3d打印平台的打印优化方法，包括以下步骤：
[0012]
s1、首先通过切片软件将待打印模型传至打印机，打印机开始校准过程，可升降平台与固定平台校准至同一水平面，喷头也校准至初始高度；
[0013]
s2、当可升降平台与固定平台到达同一水平面后，根据切面软件处理的第一层打印面积，先进行待打印模型侧面支撑的打印；
[0014]
s3、在打印过程中，喷头不会在z轴上移动，仅在校准水平面的xy平面上移动，待打印模型的z轴变化受可升降平台控制，由电机实现。整个可升降平台的升降运动速度，由打印的单层厚度决定，受上位机的切片软件控制、实现；
[0015]
s4、当超长模型长度超过了可升降平台的下降极限时，将再次在模型侧面打印侧面支撑，用于固定模型与内侧支撑架的相对位置，令模型能够在位置上与内侧支撑架相对固定后被电机控制上下移动；然后断电停止打印，人为拆卸可升降平台，将模型最初打印部分取下内层支撑架，令模型长度超过最高高度后，能够通过底部空洞，然后将柔性流道弯曲摆放，继续打印；
[0016]
s5、在长柔性模型打印结束后，将整个模型取下，去除侧面的支撑部分，模型搭建完成。
[0017]
进一步的，步骤s1中喷头和3d打印平台校准的具体方法为：
[0018]
开始打印前，需要对喷头和3d打印平台进行校准，电机控制可升降平台上升到与固定平台同一水平面，即可升降平台正好位于固定平台的圆环内，喷头将根据切片软件生成的单层厚度作为预先设定值，即喷头高于平台单层厚度的高度，，此时校准完成，固定平台高度与喷头高度将不再变化，喷头只在校准水平面上做xy轴上的移动。
[0019]
进一步的，步骤s2中侧面支撑打印的方法为：
[0020]
侧面支撑以可升降平台的圆心为坐标原点，可升降平台与内层支撑架的交点为终点，按照n条相隔360
°
/n的直线为路径进行打印，直至连接到待打印模型第一层轮廓。
[0021]
有益效果：与现有技术相比，本发明对于流道等，柔性长结构模型的打印，不再需要为喷头预先设置大打印空间，或是极高的z轴，通过小平台不断的下降，就可以实现模型的搭建。
附图说明
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图1是本发明的3d打印平台结构示意图；
[0023]
图2是本发明的3d打印平台校准结构示意图；
[0024]
图3是本发明的3d打印平台打印过程示意图；
[0025]
图4是本发明的打印优化方法流程图。
具体实施方式
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下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0027]
本发明的3d打印平台，包括可分离平台、电机、两层支撑架和底部支撑板，可分离平台包括固定圆环平台和可升降的圆形小平台，打印开始时可升降的圆形小平台与固定圆环平台处于同一水平面，随着模型的不断搭建，受软件控制，可升降的圆形小平台不断下降，下降速度与单层打印速度匹配；固定圆环平台是固定平台，不可上升、下降，当模型较小不需要小平台动作时，与小平台共同构成一个大的圆形打印平台，当打印流道等长结构模型时，用于可升降的圆形小平台的校准。可分离平台在校准过程中还作为模型侧面支撑的打印平台，为了确保柔性长模型不会因为弯曲而发生打印失败，根据模型粗细取合适的单位长度，每单位长度就需要在模型侧面打印支撑。当打印模型过长，超过了可升降平台的高
度变化，可以拆卸可升降平台，然后令模型前端通过底部空洞弯曲摆放，再连电续打，完成整个模型的打印。
[0028]
两层支撑架包含外层支撑架与内层支撑架：外层支撑架用于支撑固定圆环平台，内层支撑架作为可升降的圆形小平台的升降轨道，两层支架错角支撑整个系统，提高稳定性。在内层支撑架与可升降的圆形小平台的连接处，由电机控制升降。控制升降的电机由上位机控制，交由软件部分实现。
[0029]
底部支撑板用于支撑外层支撑架与内层支撑架，且底部支撑板上设有底部空洞。
[0030]
如图1所示，固定平台1为圆环平台，其设置在喷头7下方，可升降平台2为圆形小平台，且可升降平台的直径与固定平台的内环直径相同或略小一些；电机3设置在固定平台背面，用于控制可升降平台的升降；外侧支撑架4有多个，两端分别固定底部支撑板和固定平台的外侧，用于支撑固定平台，内侧支撑架5有多个，两端分别固定底部支撑板和固定平台的内环侧，用于支撑可升降平台，并作为可升降平台的升降轨道；底部支撑板6用于支撑整个打印平台，且其上设置有空洞8；
[0031]
外层支撑架和内层支撑架均为三个，形成三角支架结构；且外层支撑架和内层支撑架相互交错设置。
[0032]
本发明的3d打印优化方法，该方法采用上述3d打印平台，如图2所示，具体包括以下步骤：
[0033]
s1、喷头和3d打印平台校准；
[0034]
开始打印前，需要对喷头和3d打印平台进行校准，如图3所示，电机控制可升降平台上升到与固定平台同一水平面，即可升降平台正好位于固定平台的圆环内，喷头将根据切片软件生成的单层厚度作为预先设定值，也就是喷头高于平台单层厚度的高度，此时校准完成，固定平台高度与喷头高度将不再变化，喷头只在校准水平面上做xy轴上的移动。
[0035]
s2、打印待打印模型的侧面支撑；
[0036]
校准结束后，需要先打印待打印模型的侧面支撑，打印前的准备全部完成。
[0037]
s3、打印模型；
[0038]
在打印开始后，可升降平台受上位机控制，由电机实现下降，下降速度与预先设置的单层打印速度相匹配。
[0039]
在打印结束后，将打印模型从可升降平台下取出，然后去除支撑即可。当打印模型过长，且是柔性材料打印时，由软件提前设置，可隔一定距离后再次打印侧面支撑，以确保打印面的固定不受重力影响。
[0040]
综上，超长模型的打印通过打印平台的运动来实现优化，下面以打印一个竖直柔性的长流道为例，模型打印过程如图4所示，做进一步的说明：
[0041]
1、首先通过切片软件将待打印模型9传至打印机，打印机开始校准过程，可升降平台与固定平台校准至同一水平面，喷头也校准至初始高度。
[0042]
2、当可升降平台与固定平台到达同一水平面后，根据切面软件处理的第一层打印面积，先进行待打印模型侧面支撑10的打印。侧面支撑10以可升降平台的圆心为坐标原点，可升降平台与内层支架的交点为终点，按照3条相隔120
°
的直线为路径进行打印，直至连接到待打印模型第一层轮廓。
[0043]
3、在打印过程中，喷头不会在z轴上移动，仅在校准水平面的xy平面上移动，待打
印模型的z轴变化受可升降平台控制，由电机实现。整个可升降平台的升降运动速度，由打印的单层厚度决定，受上位机的切片软件控制、实现。
[0044]
4、当超长模型长度超过了可升降平台的下降极限时，将再次在模型侧面打印侧面支撑，用于固定模型与内侧支撑架的相对位置，令模型能够在位置上与内侧支撑架相对固定后被电机控制上下移动，然后断电停止打印，人为拆卸可升降平台，将模型最初打印部分取下内层支撑架，令模型长度超过最高高度后，能够通过底部空洞，然后将柔性流道弯曲摆放，继续打印。
[0045]
5、在长柔性模型打印结束后，将整个模型取下，去除侧面的支撑部分。模型搭建完成。
[0046]
综上，本发明方法通过新型平台来实现，平台包含可升降平台、固定平台和支架三个部分。当超长模型，例如各种流道打印时，先对可升降平台、固定平台与喷头做校准，然后打印侧面支撑，用于将模型与内侧支架相对固定，最后上位机通过切片软件控制每层打印，搭建完整个模型。当柔性超长模型超过可升降平台的允许下降高度时，可以在断电后将模型下端取下，弯曲摆放，然后连电续打，完成模型打印工作。并且通过这样的方式，理论上任意长度的柔性模型都可以实现打印。