三维模型打印系统的制作方法_2

文档序号:8742329阅读:来源:国知局
喷嘴;115-第一行第五个喷嘴;
[0042]12-第二行喷嘴列;121-第二行第一个喷嘴;122-第二行第二个喷嘴;
[0043]13-第三行喷嘴列;131-第三行第一个喷嘴;132-第三行第二个喷嘴;
[0044]5-压力控制器;
[0045]6-压电控制器;
[0046]7-成型材料;
[0047]8-储液管;
[0048]9-输液管;
[0049]15-进气管;
[0050]16-滑块;
[0051]17-三维零件;
[0052]18-运动平台;
[0053]19-Z 轴支架;
[0054]20-连杆;
[0055]21-导轨;
[0056]23-毛细管;
[0057]24-滴液;
[0058]25-沉积层;
[0059]26-基板;
[0060]27-压电陶瓷;
[0061]28-加热器;
[0062]29-电容親合器件相机;
[0063]30-密封箱;
[0064]31-温度控制仪;
[0065]32-喷嘴阵列组。
【具体实施方式】
[0066]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下通过实施例,并结合附图,对本实用新型的三维模型打印系统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用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0067]参见图1和图2,本实用新型一实施例的三维模型打印系统,用于打印三维模型,包括工控机、驱动装置、喷嘴阵列I以及运动平台18。驱动装置与工控机电连接,工控机能够控制驱动装置运动。三维模型在运动平台18的基板26上生成,运动平台18与工控机电连接,工控机能够控制运动平台18带动基板26运动,以适应不同数量的喷嘴阵列I。通过软件将三维模型的切片分层以获取该模型的二维截面图形的轮廓信息,根据每层二维截面图形的轮廓信息生成相应的数控代码及二维截面图形的填充路径。工控机根据每层的轮廓信息生成的数控代码以及填充路径控制驱动装置带动喷嘴阵列I运动。在打印三维模型时,工控机带动驱动装置控制喷嘴阵列I逐层打印最终三维模型。喷嘴阵列I每次打印一层二维截面图形,喷嘴阵列I多次打印后,多层二维截面图形相互叠加形成三维模型。
[0068]喷嘴阵列I包括η行Xm列个的喷嘴,其中,η多1,m多1,每行喷嘴沿X轴方向排布,每列喷嘴沿Y轴方向排布,第η行中的第m个喷嘴的轴线和第η+1行中的第m或m+l个喷嘴的轴线之间存在错位距离。在本实用新型中,X轴、Y轴与Z轴按照笛卡尔坐标系排布。当然,X轴、Y轴与Z轴也可以任意限定方向,但是需要保证X轴与Y轴在同一平面内,Z轴为喷嘴阵列的高度方向。每个喷嘴对应一个驱动装置,工控机控制驱动装置带动喷嘴开启或者关闭。当然,也可以是多个喷嘴对应一个驱动装置。
[0069]软件根据每层二维截面图形的轮廓信息生成数控代码以及填充路径,再二维截面图形的填充路径通过相应的算法计算出不同时刻不同位置每个喷嘴的开启或者关闭信息,生成喷嘴开启或者关闭的代码,进而工控机控制驱动装置、运动平台18按照数控代码及喷嘴开启或者关闭的代码控制喷嘴阵列I中的每个喷嘴的开启或者关闭,实现二维截面图形的快速成型,待成型材料7凝固或是工艺条件满足的情况下成型下一层,最终能够实现快速高精度生成三维模型。
[0070]本实用新型的三维模型打印系统通过η行Xm列的喷嘴阵列I来提高成型速度,通过任意相邻的两行喷嘴之间在X轴方向上错位排布来提高打印精度,进而使得三维模型打印系统能够实现快速高精度的三维模型打印。喷嘴阵列I包括η行喷嘴列,每行喷嘴列包括均匀分布的m个喷嘴。第一行喷嘴列11、第二行喷嘴列12、第三行喷嘴列13…第η行喷嘴列在X方向错开一定距离构成η行喷嘴阵列I。第一行喷嘴列11包括第一行第一个喷嘴111、第一行第二个喷嘴112、第一行第三个喷嘴113、第一行第四个喷嘴114、第一行第五个喷嘴115…第一行第m个喷嘴;第二行喷嘴列12包括第二行第一个喷嘴121、第二行第二个喷嘴122...第二行第m个喷嘴;第三行喷嘴列13包括第三行第一个喷嘴131、第三行第二个喷嘴132…第三行第m个喷嘴;…;第η行喷嘴列包括第η行第一个喷嘴、第η行第二个喷嘴、第η行第三个喷嘴…第η行第m个喷嘴。
[0071]第n行中的第m个喷嘴的轴线和在第η+1行中的第m或m+l个喷嘴的轴线之间存在距离,也就是第η行喷嘴列与第η+1行喷嘴列错位排布,以第一行喷嘴列11和第二行喷嘴咧12为例,也就是说第一行第一个喷嘴111的轴线与第二行第一个喷嘴121的轴线之间存在距离,第一行第一个喷嘴111的轴线与第二行第一个喷嘴121的轴线之间的距离为错位距离。
[0072]目前,三维模型打印技术存在着成型速度与打印精度不能兼容的问题。为了保证三维模型的打印精度,三维模型打印时的成型速度就会相应的变慢,特别是对于精度较高的微细三维结构,长时间的工作增加突发事故导致成型失败的风险,此外机器长时间运作稳定性也会降低。为了提高三维模型的成型速度,多采用多喷头成型的方法,但是这样会因为喷嘴之间存在的壁厚影响三维模型的打印精度。本实用新型的三维模型打印系统采用η行Xm列的喷嘴阵列I来提高三维模型的成型速度,通过任意相邻的两行喷嘴之间在X轴方向上错位排布来消除任意相邻的两个喷嘴之间的壁厚对三维模型的打印精度的影响,提高三维模型的分辨率,即提高三维模型的打印精度。通过工控机带动驱动装置控制喷嘴的开启与关闭来实现快速高精度的三维模型打印。
[0073]进一步地,每行与每列的喷嘴的数量原则上不受限制,可以无限扩展。当然,喷嘴阵列I的数量也可以相应的增加,形成喷嘴阵列组32。同时,任意相邻的两个喷嘴之间的间距相同,该间距均为P。任意相邻的两个喷嘴之间的间距P可以在加工准许的范围内设定。但由于喷嘴需要与驱动装置等其他装置连接,而其他装置又要占有一定的空间位置,因此,任意相邻的两个喷嘴之间的间距受到一定限制。根据实际加工方法不同,任意相邻的两个喷嘴之间的间距P可在微米、毫米、厘米等范围变化。更进一步地,m个喷嘴沿X轴方向均匀分布,为了减小任意相邻的两个喷嘴之间的壁厚,两个喷嘴紧贴设置,这样还能够在有限的空间内设置数量较多的喷嘴,以提高三维模型的成型速度。在本实用新型中,距离P为喷嘴在X轴方向上的尺寸。
[0074]通过软件将三维模型切片分层,分成多层二维截面图形,获取每层二维截面图形的轮廓信息,软件根据每层的轮廓信息生成数控代码及二维截面图形的填充路径。软件再根据每层二维截面图形的填充路径通过相应的算法计算出不同时刻不同位置每个喷嘴的开启或者关闭信息,生成相应的喷嘴开启或者关闭的代码。随后软件将数控代码和喷嘴开启或者关闭代码传输到工控机中,工控机带动驱动装置控制喷嘴阵列I按照相应的代码填充二维截面图形。如图3所示,每个完整或部分网格均代表喷嘴喷射出成型材料7的一个液滴,但在成型过程中,通过设置网格的面积门槛值过滤掉很小面积的网格。判断某一时刻需要成型的网格对应的喷嘴确定喷嘴的开启与关闭的信息。
[0075]以三行喷嘴列、每行两个喷嘴构成的3行X2列喷嘴阵列I为例,如图4所示,喷嘴按照Y轴方向填充,在时刻,有网格与第一行第一个喷嘴111和第一行第二个喷嘴112对应,工控机生成打开的第一行第一个喷嘴111和第一行第二个喷嘴112的代码,关闭其余喷嘴的代码。如图5所示,下一时刻t2,喷嘴阵列I整体沿着路径Y轴方向向前移动一个网格的距离,则有网格分别与第一行第一个喷嘴111、第二行第一个喷嘴121和第二行第二个喷嘴122相对应,工控机生成打开第一行第一个喷嘴111、第二行第一个喷嘴121和第二行第二个喷嘴122的代码,关闭其余喷嘴的代码。如图6所示,然后t4时刻,有网格分别与第一行第一个喷嘴111和第三行第二个132对应,工控机生成打开第一行第一个喷嘴111和第三行第二个132喷嘴的代码,关闭其余喷嘴的代码。以此类推,如图7所示,到t8时刻,工控机需生成打开第三行第一个喷嘴131和第三行第二个喷嘴13
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