三维打印设备的制作方法

1.本技术涉及三维打印技术领域，具体涉及一种三维打印设备。


背景技术：

2.现有的旋转式三维打印设备中，通常包括可旋转的打印平台、打印头和校平辊，打印头和校平辊沿着打印平台的不同径向设置在打印平台上方。打印头喷射材料到打印平台上，材料随着打印平台旋转，随后由自身进行旋转的校平辊对材料进行校平并带走多余材料，然后材料固化以形成成型层。随着在竖直方向上打印头逐渐远离打印平台，成型层层层叠加以形成目标物体。
3.然而，由于旋转的打印平台的同一径向上不同位置处的线速度不同，导致校平辊在同一径向上不同位置处和打印平台之间的相对速度不同，而校平辊和打印平台的相对速度会影响校平精度，从而导致沿打印平台的径向排布的物体或物体部分的成型精度不同。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术存在的问题，本技术的主要目的在于提供一种能够补偿由于校平辊表面和打印平台的相对移动速度不同导致的校平精度不同，从而提高沿打印平台的径向排布的物体或物体部分的成型精度的三维打印设备。
5.为了实现上述目的，本技术具体采用以下技术方案：
6.本技术提供了一种三维打印设备，该三维打印设备包括：
7.打印平台，所述打印平台配置为能够绕其中心轴旋转；
8.打印头单元，所述打印头单元设置于所述打印平台的上方，且所述打印头单元的长度沿所述打印平台的径向延伸，通过所述打印头单元向所述打印平台喷射材料；
9.校平辊，所述校平辊设置于所述打印平台的上方，且所述校平辊的长度沿所述打印平台的径向延伸，通过所述校平辊校平喷射于所述打印平台上的材料；
10.其中，所述校平辊包括至少两个校平部，各所述校平部沿所述打印平台的径向依次设置，且各所述校平部具有不同的表面状态，使各所述校平部的校平能力在所述打印平台的径向上沿远离打印平台中心轴的方向变强，所述表面状态包括表面粗糙度和/或表面材质。
11.在一种具体的实施方式中，沿所述打印平台的径向，越远离所述打印平台中心轴的所述校平部的表面粗糙度越大，和/或，越远离所述打印平台中心轴的所述校平部的表面材质与所述材料的附着性越好。
12.在一种具体的实施方式中，所述校平辊设置有一个，所述校平辊具有至少两个所述校平部。
13.在一种具体的实施方式中，所述校平辊设置有至少两个，每个所述校平辊具有一个所述校平部。
14.在一种具体的实施方式中，所述打印头单元包括多个喷射孔，各所述喷射孔沿所
述打印平台的径向分布，在各所述喷射孔中，越靠近所述打印平台中心轴的喷射孔与所述打印平台的垂直距离越大。
15.在一种具体的实施方式中，所述三维打印设备还包括横梁，所述横梁设置于所述打印平台的上方，且所述横梁的长度延伸方向与所述打印平台相交，所述打印头单元可移动设置于所述横梁。
16.在一种具体的实施方式中，所述打印头单元包括至少两个打印头，各所述打印头沿所述打印头平台的径向依次设置。
17.在一种具体的实施方式中，所述打印头单元包括多个喷射孔，各所述喷射孔沿所述打印平台的径向分布，在各所述喷射孔中，越远离所述打印平台中心轴的喷射孔的喷射前置时间越大。
18.在一种具体的实施方式中，所述三维打印设备还包括横梁和升降机构，所述横梁设置于所述打印平台的上方并连接于所述升降机构，所述打印头单元和所述校平辊分别设置于所述横梁。
19.在一种具体的实施方式中，所述三维打印设备还包括固化单元，所述固化单元设置于所述打印平台的上方，且所述打印头单元、所述校平辊及所述固化单元沿所述打印平台的旋转方向依次设置。
20.相比于现有技术，本技术的校平辊包括至少两个校平部，各校平部沿打印平台的径向依次设置，且各校平部具有不同的表面状态(包括表面粗糙度和/或表面材质)，使各校平部的校平能力在所述打印平台的径向上沿远离打印平台中心轴的方向变强，以补偿由于校平辊表面和打印平台的相对移动速度不同而导致的校平精度不同，进而提高了沿打印平台的径向排布的物体或物体部分的成型精度。
附图说明
21.图1为本技术一实施例提供的三维打印设备的结构示意图的主视图；
22.图2为本技术一实施例提供的三维打印设备的结构示意图的俯视图；
23.图3为本技术一实施例提供的三维打印设备的结构示意图的俯视图；
24.图4为本技术另一实施例提供的三维打印设备的结构示意图的俯视图；
25.图5为本技术另一实施例提供的三维打印设备的结构示意图的俯视图；
26.图6为现有技术的三维打印设备的喷射材料滴的沉积位置的示意图；
27.图7为本技术又一实施例提供的三维打印设备的喷射材料滴的沉积位置的示意图；
28.图8为图7提供的三维打印设备的结构示意图的主视图；
29.图9为本技术再一实施例提供的三维打印设备的结构示意图的主视图；
30.图10为本技术再一实施例提供的三维打印设备的结构示意图的主视图；
31.图11为本技术再一实施例提供的三维打印设备的喷射材料滴的沉积位置的示意图。
32.附图标识：
33.1、打印头单元；11、第一打印头；12、第二打印头；13、第三打印头；2、校平辊；21、第一校平辊；22、第二校平辊；23、第三校平辊；211、第一校平部；212、第二校平部；213、第三校
平部；3、打印平台；31中心轴；4、横梁；5、升降机构。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
35.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.本说明书的描述中，需要理解的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
37.旋转式三维打印设备为利用光固化和叠层等技术的快速成型装置，与普通三维打印工作原理基本相同，通过打印控制数据实现逐层打印，堆叠薄层最终形成目标实物。
38.参照图1和图2所示，本技术的实施例中公开了一种三维打印设备，该三维打印设备包括打印头单元1、至少一个可转动的校平辊2和打印平台3。打印平台3具有中心轴31，打印平台3配置为能够绕中心轴31旋转。打印头单元1设置于打印平台3的上方，且打印头单元1的长度沿打印平台3的径向延伸，通过打印头单元1向打印平台3喷射材料。校平辊2设置于打印平台3的上方，且校平辊2的长度沿打印平台3的径向延伸，通过校平辊2校平喷射于打印平台3上的材料，即，打印头单元1和校平辊2分别沿打印平台3的径向设置于打印平台3的上方。其中，校平辊2包括至少两个校平部，各校平部沿打印平台3的径向依次设置，且各校平部具有不同的表面状态(包括表面粗糙度和/或表面材质)，以提供不同的校平能力。
39.具体地，由于旋转的打印平台3上越靠近中心轴31的点的线速度越小，越远离中心轴的点的线速度越大，因此，为了实现更好的校平效果，越远离打印平台3中心轴31的校平部的校平能力越强。即，越靠近打印平台3内侧的校平部的带墨能力越弱，越靠近打印平台3外侧的校平部的带墨能力越强。
40.进一步地，沿打印平台3的径向，越远离打印平台中心轴31的校平部的表面粗糙度越大，或者，越远离打印平台中心轴31的校平部的表面材质与材料的附着性越好。从而，实现校平辊2的带墨能力沿远离中心轴31的方向增大。其中，在其它影响因素保持一致的情况下，校平辊的表面粗糙度越大，校平辊的带墨能力越强，则校平能力越强；校平辊的表面粗糙度越小，校平辊的带墨能力越弱，则校平能力越弱。当然，校平辊的表面粗糙度也不能过大，因为，若校平辊的表面粗糙度过大时，将导致校平辊难以保证打印平台上的材料的平整度。在其它影响因素保持一致的情况下，校平辊的表面材质与材料的附着性越好，校平辊的带墨能力越强，则校平能力越强；校平辊的表面材质与材料的附着性越差，校平辊的带墨能力越弱，则校平能力越弱。当然，校平辊的表面材质与材料的附着性也不能过强，因为，若校平辊的表面材质与材料的附着性过强时，将导致校平辊上附着的废墨难以被清除。
41.另外，为了确保产品质量，通常需要对校平辊表面进行涂层处理，例如对校平辊表面进行镀金属层、包胶处理、涂防粘剂等多种处理方式。其中，当校平辊的表面为镀铬等金属面时，与油墨材料的附着性好；当校平辊的表面为特氟龙等防粘剂涂层时，与油墨材料的附着性差。
42.继续参照图1所示，三维打印设备还包括横梁4和升降机构5，横梁4安装于升降机构5上，以通过升降机构5驱动横梁4在竖直方向上相对于打印平台3移动。打印头单元1安装在横梁4上，并能够在横梁4上沿着打印平台3的径向往复移动。校平辊2也可以安装在横梁4上，校平辊2的长度方向可以如图1、图2所示的与打印头单元1的往复移动方向垂直，也可以与打印头单元1的往复移动方向构成其它任意角度，只要满足沿着打印平台3的旋转方向先喷射后校平，且打印头单元1与校平辊2之间不产生干涉即可。
43.在本实施例中，打印头单元1能够在横梁4上沿着打印平台3的径向往复移动，可以理解，在其他实施例中，打印头单元1也可以不在打印平台3的径向上作往复移动，且打印头单元1的长度不小于打印平台3的打印区域的径向宽度，参照图4所示。其中，沿着打印平台3的径向，打印头单元1可以包括一个打印头，也可以包括多个打印头，本实施例对此不做限制。
44.为了使材料快速形成成型层，该三维打印设备还可以包括固化单元，固化单元设置于打印平台3的上方，且沿打印平台3的旋转方向，打印头单元1、校平辊2及固化单元沿打印平台3的旋转方向依次设置。在本实施例中，固化单元可以为固化灯，通过固化灯对打印平台3上的材料辐射能量以进行固化。进一步地，固化单元也可以安装在横梁4上，优选地，固化单元的长度方向与打印头单元1的往复移动方向成180度，当然，固化单元的长度方向与打印头单元1的往复移动方向也可以构成其它任意角度，只要满足沿着打印平台3的旋转方向先喷射后校平最后固化，且打印头单元1、校平辊2和固化单元之间不产生干涉即可。
45.在打印时，打印头单元1在沿着打印平台3的径向与打印平台3作相对移动的过程中，喷射材料到打印平台3上；材料随着打印平台3旋转，随后由可转动的校平辊2对打印平台3上的材料进行校平并带走多余材料；材料继续随着打印平台3旋转，然后由固化单元对打印平台3上的材料进行固化以形成成型层。随着升降机构5驱动横梁4在竖直方向上逐渐向远离打印平台3的方向移动，同时该三维打印设备重复执行喷射材料、校平、固化等步骤，以形成的多个成型层层层叠加，最终形成目标物体。
46.由于在打印平台3旋转的过程中，越靠近中心轴31的点的线速度越小，越远离中心轴31的点的线速度越大，即旋转的打印平台3在同一径向上不同位置处的线速度不同，导致校平辊2在打印平台3同一径向上不同位置处和打印平台3之间的相对速度不同。本技术实施例通过使校平辊2具有沿打印平台3的径向依次设置的至少两个校平部，且越远离打印平台3中心轴31的校平部的校平能力越强，以补偿由于校平辊2和打印平台3的相对移动速度不同而导致的校平精度不同，从而提高了沿打印平台3的径向排布的物体或物体部分的成型精度。
47.在本实施例中，校平辊仅设置有一个，该校平辊分为至少两段区域，每段区域为一个校平部，每个校平部的校平能力不同。参照图3所示，具体地，该校平辊2沿长度方向分为三段区域，即分为三个校平部，分别为第一校平部211、第二校平部212和第三校平部213。为了实现更好的校平效果，第一校平部211的带墨能力小于第二校平部212的带墨能力，第二
校平部212的带墨能力小于第三校平部213的带墨能力。因此，第一校平部211的表面粗糙度小于第二校平部212的表面粗糙度，第二校平部212的表面粗糙度小于第三校平部213的表面粗糙度，和/或，第一校平部211的表面材质与材料的附着性小于第二校平部212的表面材质与材料的附着性，第二校平部212的表面材质与材料的附着性小于第三校平部213的表面材质与材料的附着性。
48.在本实施例中，校平辊2仅分为三段区域。可以理解，在其它实施例中，校平辊的分段数量也可以设置为两段或三段以上，分段数量越多，则校平能力强度的变化层次越多，则校平效果越好，但是相应的加工难度越大。并且，校平辊的各个校平部的长度可以相同，也可以各不相同，例如各个校平部的长度也可以呈梯度递减或递增。
49.基于上述实施例的基础上，本技术还公开了另一种具体实施方式，本实施例与上述实施例的区别在于，在本实施例中，校平辊设置有至少两个，每个校平辊具有一个校平部，各校平部的校平能力不同。参照图5所示，具体地，本实施例设置有三个校平辊，三个校平辊可以沿打印平台3的径向顺序排列，分别为第一校平辊21、第二校平辊22和第三校平辊23。为了实现更好的校平效果，第一校平辊21的带墨能力小于第二校平辊22的带墨能力，第二校平辊22的带墨能力小于第三校平辊23的带墨能力。因此，第一校平辊21的表面粗糙度小于第二校平辊22的表面粗糙度，第二校平辊22的表面粗糙度小于第三校平辊23的表面粗糙度，和/或，第一校平辊21的表面材质与材料的附着性小于第二校平辊22的表面材质与材料的附着性，第二校平辊22的表面材质与材料的附着性小于第三校平辊23的表面材质与材料的附着性。
50.在本实施例中，三维打印设备仅包括三个校平辊。可以理解，在其它实施例中，校平辊的数量也可以设置为两个或三个以上，校平辊数量越多，则校平能力强度的变化层次越多，则校平效果越好，但是相应的加工难度和控制难度越大。并且，各个校平辊的长度可以相同，也可以各不相同，例如各个校平辊的长度也可以呈梯度递减或递增。
51.基于上述实施例的基础上，本技术还公开了另一种具体实施方式，在本实施例中，打印头单元1包括多个喷射孔，各喷射孔沿打印平台3的径向分布，在各喷射孔中，越靠近打印平台3中心轴31的喷射孔与打印平台3的垂直距离越大。
52.参照图6所示，由于打印平台3旋转，因此打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置在打印平台3的切线方向存在偏移。由于旋转的打印平台3的同一径向上不同位置处的线速度不同，则在打印平台3的径向上打印头单元1和打印平台3的相对移动速度不同，因此，打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置在打印平台3的切线方向的偏移量不同，从而导致打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置偏离原始模型数据指定位置，最终导致物体变形，三维打印设备的成型精度低。
53.根据分析可得，材料滴在打印平台的切线方向的偏移量s等于材料滴在切线方向的速度v乘以材料滴下落时间t，其中，材料滴的切线方向的速度v等于打印平台的线速度，但方向相反，下落时间t则根据打印头单元1的喷射孔到打印平台的垂直距离h计算得到。
54.在本实施例中，为了补偿由于打印头单元1和打印平台3的相对移动速度不同而导致的打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置偏移问题，在打印平台3的径向上，打印头单元1的各喷射孔与打印平台3之间的垂直距离不同。由于旋转的打印平台3的同一径向上不同位置处的线速度不同，则可以通过使打印头单元1的喷射孔到打印平台的垂直距离h不同，来
改变下落时间t，以保证材料滴在打印平台3的切线方向的偏移量s一致，参照图7所示，则打印头单元1喷射的材料滴沉积位置虽然偏离原始数据指定位置，但是多个材料滴构成的线段与原始模型数据线段平行，从而可以保证物体成型形状不变，提高了成型精度。
55.具体的，为了保证材料滴在打印平台3的切线方向的偏移量s一致，打印头单元1与打印平台3之间的垂直距离h在打印平台3径向上沿远离中心轴31的方向逐渐减小。
56.参照图8所示，为了使打印头单元1的各喷射孔到打印平台3的垂直距离h不同，可以使打印头单元1的各喷射孔的连线的延长线与打印平台3相交，即，使打印头单元1的喷射面倾斜设置，打印头单元1的长度不小于打印平台3的打印区域的径向宽度且打印头单元1与打印平台3之间的垂直距离在打印平台3的径向上沿远离中心轴31的方向逐渐减小。
57.基于上述实施例的基础上，本技术还公开了另一种具体实施方式，参照图9所示，本实施例与上述实施例的区别在于，在本实施例中，横梁4倾斜设置于打印平台3的上方，或者说横梁4的长度延伸方向与打印平台3相交，即，横梁4与打印平台3之间的垂直距离在打印平台3径向上沿远离中心轴31的方向逐渐减小，打印头单元1可移动地设置在横梁4上。本实施例将横梁4相对于打印平台3倾斜设置，并使打印头单元1可移动地设置于横梁4上，从而使得打印头单元1的各喷射孔与打印平台3之间的垂直距离在打印平台3径向上沿远离中心轴31的方向逐渐减小。
58.基于上述实施例的基础上，本技术还公开了另一种具体实施方式，本实施例与上述实施例的区别在于，在本实施例中，横梁4设置于打印平台3的上方且横梁4的长度方向与打印平台3的径向平行，打印头单元1包括至少两个打印头，各打印头安装于横梁4上，且各打印头的喷射孔与打印平台3之间的垂直距离不同。参照图10所示，具体地，本实施例设置有三个打印头，三个打印头可以沿打印平台3的径向顺序排列，分别为第一打印头11、第二打印头12和第三打印头13。为了保证材料滴在打印平台3的切线方向的偏移量s一致，第一打印头11的喷射孔高于第二打印头12的喷射孔，第二打印头12的喷射孔的高于第三打印头13的喷射孔。因此，第一打印头11的喷射孔与打印平台3之间的垂直距离大于第二打印头12的喷射孔与打印平台3之间的垂直距离，第二打印头12的喷射孔与打印平台3之间的垂直距离大于第三打印头13的喷射孔与打印平台3之间的垂直距离。
59.在本实施例中，打印头单元1仅包括三个打印头。可以理解，在其它实施例中，打印头的数量也可以设置为两个或三个以上，打印头数量越多，则打印头的喷射孔高度变化层次越多，则打印效果越好，但是相应的加工难度和控制难度越大。并且，各个打印头的宽度可以相同，也可以各不相同，例如各个打印头的宽度也可以成梯度递减或递增。
60.基于上述实施例的基础上，本技术还公开了另一种具体实施方式，在本实施例中，为了至少部分补偿由于打印头单元1和打印平台3的相对移动速度不同而导致的打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置偏移问题，在打印平台3的径向上，打印头单元1的各喷射孔对应的喷射控制参数不同。通过改变打印头单元1的各喷射孔的喷射控制参数，来改变打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置，从而改善材料滴的沉积位置偏移问题。
61.具体的，喷射控制参数包括喷射前置时间，喷射前置时间在打印平台3径向上沿远离中心轴31的方向逐渐增大。其中，喷射前置时间指的是相对于打印头原始喷射时刻提前的时间。在本实施例中，参照图11所示，喷射前置时间在打印平台3径向上沿远离中心轴31的方向逐渐增大，从而使得打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置更靠近原始模型数据指
定位置，则改善了由于打印头单元1和打印平台3的相对移动速度不同而导致的打印头单元1喷射的材料滴的沉积位置偏移问题。
62.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。