组合成品功能零部件的3d打印的制作方法
【专利摘要】一种组合成品功能零部件的3D打印，包括：在欲打印工件数字模型及其数字切片里标识3D打印可打出的功能零部件空间和不能打印的功能零部件空间，依据上述标识数据，3D打印以适当工艺、材料，将可打的功能零部件打出，将不能打出的功能零部件的空间，以非成型粉材、光敏树脂液体或支撑物填充，或打印成假模(替身模)；其后，清除非成型粉材、光敏树脂、支撑物和假模(替身模)，将3D打印的功能零部件，与3D打印无法打出的传统制造的功能零部件，依数字设计模型准确组合、连接，得到数字模型预期的、具全部功能的物理实体。组合成品功能零部件的3D打印，将传统制造与3D打印结合起来，成为数字世界与物理世界、想象与现实的沟通桥梁，适用于从微型机器人到汽车、飞机的3D打印制造。
【专利说明】组合成品功能零部件的3D打印
【技术领域】:
[0001]本发明涉及3D打印技术。
【背景技术】:
[0002]正在风靡全球的3D打印技术，被学者描述为“19世纪的思想，20世纪的技术，21世纪的市场”。它起源于19世纪的美国，在20世纪80年代获得重大进展，随后许多发达国家大力跟进，纷纷展开研究，遂洞开了一扇神奇的制造业大门，近年我国也开始高度重视3D打印技术，并把它纳入了国家发展战略。
[0003]3D打印区别于传统制造的根本性特点是增材制造，简而言之，首先，它由电脑辅助设计CAD或通过逆向工程对实物作光学扫描或CT/MRI/PET扫描，获取欲打印对象(工件)的三维结构数字模型，然后再完成一系列欲加工件数字模型的二维数字切片，并将这些切片信息输入3D打印机，3D打印机通过各种打印工艺和特定材料，将逐一打印的薄层一层层堆叠起来，直到欲加工件(打印件)整个实体成型，得到数字模型所期望的物理实体。
[0004]随着3D打印技术快速发展，学者和工程师们推出了一系列的3D打印自由成型工艺，如传统的熔融沉积成型(FDM)，喷墨粘粉成型(3DP)，以及选择性激光烧结成型(SLS)，激光固化成型(SLA)，分层实体制造成型(LOM)，各种微滴喷射成型(TDP等)，直接金属激光烧结成型(DMLS)，熔丝制造成型(FFF)，电子束熔化成型(EBM)，选择性热烧结成型(SHS)，等等。新的打印技术还在不断涌现，甚至还有人推出了所谓4D (包括时间维)打印技术。这些五花八门的3D打印技术，适应了由信息技术、电子和微电子技术、材料技术等所共同推动的所谓“新工业革命”的需要。
[0005]3D打印自由成型技术自20世纪80年代后的迅猛发展，为工业制造、航天航空、医疗医药、建筑设计、文物保护、食品加工、饰品配件、娱乐文化、科研教育等众多领域，提供了似乎无所不能的强大工具，展开了许多闻所未闻、极具诱惑的应用前景，媒体和专家一片叫好。3D打印的先驱者手持早期3D打印成型件说:“我手里握着制造业的未来。”奥马马总统也说:“3D打印将为几乎所有产品的制造方式带来革命性的变化。”不少学者认为，3D打印技术“掀开了第三次工业革命的序幕”。一些媒体和专家声称，只要人们能以3D数字模型表示一个对象物(设计模型)，3D打印就能把它变为一个实体。也就是说，“只要能设计出来，就能打印出来”。
[0006]不错,3D打印确实洞开了 一扇神奇的制造大门，给设计、制造、建筑、医学、科研、教育、文化、娱乐、食品、装饰品和形形色色行业的创新性、个性化、复杂性、单体性、试错性、应急性产品的研发或实现，提供了几乎是无限的可能性。
[0007]不过，面对媒体和专家天花乱坠的3D打印宣传，质疑之声也纷至沓来。
[0008]台湾著名企业家郭台铭，就是给吹得神乎其神的3D打印大泼冷水的人物之一，郭台铭公开表示，他不看好3D打印，他认为，关于3D打印的宣传大多只是哗众取宠的噱头，3D打印中看不中用。
[0009]事实上，3D打印的确受到许多重大的、根本性的限制，这些难于克服的限制或者来自自然规律，或者来自3D打印工艺自身，或者来自欲加工件各种零部件加工方式、加工工艺、加工材料、加工特性，它们严重制约了 3D打印技术的发展前景，这使许多3D打印产品只能做到与设计模型形似而不能做到神似，外观好看，但不具功用性，如同大大小小的玩具和模型。声称可以随心所欲打印出汽车、飞机、房屋……，和一切想象的结构复杂的实体，多半都只是梦想和噱头。3D打印无法挑战传统制造的主导地位。 [0010]3D打印受到的根本性限制包括:
[0011].3D打印受到自然规律比如重力的限制:如果不是在太空无重力条件下打印，那么，3D打印必须以粉材或其它特定材料做为欲打印工件的悬臂或空腔部分的支撑来克服重力。因此，在存在重力的条件下，有些简单的设计模型也是目前的3D打印加工不出来的。
[0012].3D打印受到欲打印件数字设计模型各零部件所应具有的不同物理、化学、生化特性、人的加工工艺特性、和自身不同功能特性的限制:3D打印欲在一次成型中快速复制各零部件由材料混合、冶炼、温控、机械加工、化学反应、热处理、预应力处理等所带来的金相特性、机械特性、电磁特性、化学特性乃至生命特性等等，以及一次成型如电机、引擎、曲轴、弹簧、预应力梁、电子器件、电子芯片等各种零部件所具有的各自不同的功能特性、加工精密度、以及相互间在效用和经济上的最优匹配，其复杂程度都远非简单的3D打印所能胜任，它根本不可能把不同零部件不同功能特性所体现的千千万万种不同的、有区别的物理、化学、生化特性和人类复杂加工工艺特性即由材料技术、制造技术、信息技术和生命科学技术所创造的特性，由简单、笨拙、只具几个几十个喷头几百个喷嘴的3D打印一次打印出来，打印的难度犹如登天。事实上，3D打印连一个简单的弹簧垫圈都打印不出来，更不用说交通工具上常用的减震装置，各种大型建筑上的预应力构件，和晶体管集成度以摩尔定律指数翻番的现代电子芯片了。即使在极具发展前景的医学领域，除了打印骨植入物、活性软骨、牙齿、假肢等确具有极大优越性外，在生物打印的关键领域，利用干细胞和分化细胞打印组织和器官(组织工程、细胞工程)，目前和未来相当时间，都只能停留在最低水平进行探索，极其复杂的自然生命生长发育过程，对于人类仍然是个未解的宇宙之谜。故此，它严重限制了生物打印的所有最大胆的想入非非，它始终是简单3D打印难于逾越的鸿沟。生命的自然生长发育过程，将始终是所谓3D生物打印难以模仿、无法替代的真正主角。
[0013].3D打印受到欲打印工件各零部件所含多材料成分的限制:3D打印目前使用的“墨水”和粉材、光敏树脂或其它材料相当有限，充其量也就上百种，与之相关联的3D打印工艺也就数十种，根本无法适应欲打印工件各零部件所可能包含的数以百计、千计不同材料成分(如金属、矿物、化合物、橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、木材、生物细胞等)及更大数量不同配比混合材料的要求。3D打印依据单种或少数几种材料，只能在非常有限的范围内打印出功能部件或低质量功能部件(功能陶瓷部件、功能机电部件、功能生物部件等)。绝大多数情形下，只能打印出形似而非神似的、不具实际功用的模型。象汽车和飞机，具有数以万计、十万计的不同零部件和包含有数以百计乃至更多的不同材料成分，3D打印想一次成型整部、整架具功能且安全、可靠、实用的汽车和飞机，只是痴心妄想。即使目前3D打印各种工艺综合起来能提供打印汽车、飞机所需全部“墨水”、粉材、光敏树脂和其它支撑材料，3D打印所需数以百计、千计的喷头喷嘴和配套的不同成型工艺设备，在3D打印机有限空间的布设和相互兼容，都是根本无法解决的难题。对于传统的最成熟的粉末粘接、选择性激光烧结、立体光固化成型等工艺，只要欲打印工件数字模型的某个数字切片包含有两个以上不同材料构成的零部件区域，这些最成熟的工艺就爱莫能助，打印无法进行。
[0014]-3D打印受到各种不同打印工艺、不同打印材料，不同加工精度无法或难于兼容的限制:五花八门的不同3D打印工艺常常无法在同一台3D打印机上兼容，所使用材料、工艺方法、加工精度都使它们彼此无法兼容，甚至同一工艺所使用不同材料也无法在一台3D打印机上兼容。这样，即便某些功能零部件可由某些3D打印机打出，可是，要想让一台3D打印机打印出具许多功能零部件的工件，显然是根本办不到的。
[0015]以上所述，只是3D打印所面临的许多根本限制的一部分。由此可知，认为3D打印提供了一把打开未来制造业神奇大门的万能钥匙，无所不能，实际上只是幻想。根据以上所述3D打印所受种种限制，所谓3D打印无所不能的神话必然破灭。人们至多能够尽量缩小这些限制，从而实际拓展3D打印技术空间，推出富有想象力和潜力但同时又顺应自然规律和人类加工工艺特性限制的现实的3D打印技术。
[0016]我们已经知道，对于一项欲打印工件的数字设计模型，无论这个数字模型是由计算机CAD设计软件提供，还是依据逆向工程对实物做光学扫描或CT/MRI/PET扫描数据提供，对于结构复杂、由许多功能零部件组成的数字发计模型，象微型机器人、手机、电脑、汽车、飞机、房屋等等，绝大多数情形下，作为单机打印的3D打印都是无法胜任的。3D打印只能完成在自然规律限制和零部件加工工艺特性及3D打印机自身工艺特性限制下能胜任的部分。也就是说，绝大多数情形下，3D打印必需和成品功能零部件组合，才能将复杂数字设计模型通过打印(准确说是局部打印、半打印)转变为实用的、功能性的实体。这里的成品功能零部件，可以是传统制造的成品功能零部件，也可以是特定3D打印机特定工艺3D打印成型的某些合格功能零部件。所以，组合成品功能零部件(这些成品功能零部件来自传统制造或来自特定3D打印机特定工艺3D打印成型)的3D打印，是传统制造与想象的神奇3D打印的必然综合，它是3D打印制造与传统制造的连接桥梁，它把3D打印个性化、复杂化、高难度且制造成本低、研制周期短、生产效率高及高创新能力、高试错能力、高应急能力与传统制造的批量化、规模化、精细化和高质量化、高功能化等优点结合起来，强强联手，取长补短。故此，无论3D打印技术未来如何发展，组合成品功能零部件的3D打印(3D局部打印)，应能支撑起未来3D打印世界的半边天空。
【发明内容】
:
[0017]由于3D打印受到自然规律、欲打印工件所包含零部件功能特性和3D打印工艺自身特性的限制，故此，3D打印在依据数字模型打印实用的、具功能的物理实体时，绝大多数情形下必须和成品功能零部件组合，以事实上的组合成品功能零部件的3D打印(准确说是3D局部打印)，来将复杂数字设计模型转变为实用的、具功能的实体。所以，组合成品功能零部件的3D打印，是将数字世界与物理世界，想象世界与现实世界真实联接起为的桥梁。组合成品功能零部件的3D打印，是3D打印不得不做出的现实选择。
[0018]本发明“组合成品功能零部件的3D打印”技术方案是这样的:一种组合成品功能零部件的3D打印，包括:①对欲打印工件数字设计模型进行打印标识3D打印中心依据数字设计模型的打印标识进行3D打印3D打印中心承担主要打印任务的主机3D打印的主要功能零部件与假模(替身模)的临时组合；④主机3D打印的主要功能零部件集合；③3D打印中心的其它特定工艺3D打印机辅助打出的功能零部件；?依据数字设计模型将主机3D打印的主要功能零部件集合和其它辅助3D打印机打印的功能零部件与其它传统制造成品功能零部件准确组合、连接，得到数字设计模型预期的、具全部功能特性的物理实体；⑦建立支持本发明组合成品功能零部件的3D打印的3D打印研究、开发与应用中心。
[0019]所述①对欲打印工件数字设计模型进行打印标识，其特征是:欲打印工件的数字设计模型，不管是取自计算机CAD建模软件，还是取自逆向工程对实物所做光学扫描、或CT/MRI/PET扫描数据，其中所含某些零部件出于自然规律、或这些零部件加工特性、或3D打印自身工艺特性限制，无法由3D打印加工成功能零部件，这些零部件所占空间，标识为非成型粉材或光敏树脂液体填充区，或留空区，或供特定材料打印的假模(替身模)区，假模(替身模)仅与原部件几何尺寸相似，不涉内部结构和功能；数字设计模型里其它可由3D打印成功能零部件的零部件空间，标识为3D打印能够打印成功能零部件的空间，且分别标识不同零部件几何尺寸，所要求的相同或不同的材料，适用而且在整个打印过程中相互匹配兼容或不匹配兼容的、特定3D打印工艺或方法；依据这种标识，再进一步把这些3D打印可以加工的功能零部件，标识和分配给3D打印中心承担主要打印任务的主机和相关的具特定3D打印工艺的辅助3D打印机；同时，由3D打印中心辅助3D打印机各自加工的功能零部件在数字模型中所占空间，在主机的打印标识中，也标识为主机无法打印的零部件和粉材、或光敏树脂液体填充区，或留空区，或以特定材料打印的假模(替身模)区；数字设计模型中的标识，在数字切片中也相应一一进行标识；最后将数字设计模型的3D打印标识数据，输入3D打印中心计算机。
[0020]所述②3D打印中心依据数字设计模型的打印标识进行3D打印，其特征是:对于数字设计模型标识为可以打出功能零部件的部分，由3D打印中心承担主要打印任务的主机和辅助的、不兼容的其它3D打印机，各自打出标识分配给自己的功能零部件；对于数字设计模型标识为不可打印的功能零部件，承担主要打印任务的主机，和牵涉到这种不可打印零部件问题的相关辅助3D打印机，以粉材、或光敏树脂液体填充其空间，或留下空间，或以特定材料将其打印成易于分离的假模(替身模)；对于3D打印中心主机来说，数字设计模型标识为其它特定工艺3D打印机才能打出的功能零部件所占空间，主机打印时，也以不能打印成功能零部件将此空间以粉材、或光敏树脂液体填充，或留下空间，或以特定材料将其打印成假模(替身模)。
[0021]所述③承担主要打印任务的主机3D打印的主要功能零部件与假模(替身模)的临时组合，其特征是:清除主机打印工件里非成型粉材、或光敏树脂液体或支撑材料，剩下的即主机打印的全部主要功能零部件和主机没法打印的所有零部件的假模(替身模)的临时组合体；主机没法打印的零部件包括前述①标识为3D打印无法打出的所有功能零部件，以及①标识为3D打印可以打出，但不是由该主机，而是标识为其它特定工艺3D打印机可以打出的所有零部件。
[0022]所述④主机3D打印的主要功能零部件集合，其特征是:清除主机3D打印工件里所有假模(替身模)，剩下的即主机3D打印就欲打印工件数字设计模型标识和分配给它打出的全部主要功能零部件集合，这个主要功能零部件集合为后续组合和连接传统制造的成品功能零部件和3D打印中心其它辅助3D打印机打印的功能零部件提供了结构框架。
[0023]所述⑤3D打印中心的其它特定工艺3D打印机辅助打出的功能零部件，其特征是:对于数字设计模型标识为3D打印可以完成，但不是由主机而是由3D打印中心其它特定工艺3D打印机辅助打印，并分配给这些相关打印机，它们依数字模型标识打印分配给自己的功能零部件；若这些零部件中包含有数字设计模型标识为3D打印无法打出的功能零部件部分，则辅助3D打印机打印这些功能零部件时，也把该无法打印的部分以粉材或光敏树脂液体填充，或留空区，或以特定材料打印成易于分离的假模(替身模)。
[0024]所述⑥依据数字设计模型将主机3D打印的主要功能零部件集合与其它传统制造的成品功能零部件和3D打印中心其它辅助3D打印机打印的功能零部件准确组合、连接:其特征是:依据数字设计模型，将上述3D打印中心主机3D打印的主要功能零部件集合，与数字设计模型标识为不可打印的传统制造的成品功能零部件、以及数字设计模型标识为3D打印可以打出、但非主机3D打印而是由3D打印中心其它辅助3D打印机工艺打出的功能零部件，准确组合，连接，连接方式可以是焊接，粘接，接口连接，激光烧结，机械连接，电气连接等等，得到数字设计模型欲打印工件预期的、具全部设计功能的整体物理实体。
[0025]所述⑦建立支持本发明组合成品功能零部件的3D打印的3D打印研究开发与应用中心，其特征是:建立由各种不同工艺3D打印机组成的3D打印研究开发与应用中心，以联机方式，共同承担数字设计模型标识为3D打印可以加工的功能零部件的3D打印工作，高效率地同时打印标识给各相关3D打印机的功能零部件，最大限度解决单一 3D打印机无法加工各种不同功能零部件的难题，将3D打印的创新性、试错性、个性化、应急性、高效率、低成本等优越性与传统制造的诸优点结合起来，适应新工业革命对3D打印提出的要求。
[0026]以上是本发明“组合成品功能零部件的3D打印”的基本内容。有理由认为，这种组合成品功能零部件的3D打印，将传统制造与3D打印各自优点最大限度结合起来，取长补短，优势互补，从而为未来3D打印技术的发展，在许多研究和应用领域，提供了现实可行的基本工艺框架，尤其适用于中、小、微型复杂组合结构设计工件的3D打印。
[0027]下面结合实施例和附图，对本发明作进一步说明。
[0028]实施例我们选择媒体广为宣传但无法令人信服的3D打印汽车。我们知道，象普通小轿车也包含上万个甚至更多具功能的零部件，它们由数十上百种不同的材料组成，如果要用3D打印打印出实用的、具全部功能的汽车，而不仅仅只是一个里里外外零部件形似的、中看不中用的模型，事实上目前和以后的3D打印都是无法完成的。汽车上所使用的弹簧垫圈、减震器上的某些弹性部件，高质量、长寿命的发动机，直至GPS导航等电子设备所使用的电子芯片，都是3D打印无能为力的。故此，欲3D打印汽车，它就必须采用组合成品功能零部件的3D打印工艺，才能得到实用的而又经济、环保、安全、可靠、长寿具全部功能特性的汽车。
【专利附图】
【附图说明】:
[0029]图1.组合成品功能零部件3D打印汽车示意图，其中汽车为透视图。
【具体实施方式】:
[0030]实施例:以组合成品汽车功能零部件3D打印工艺打印汽车。
[0031]为简要说明本发明组合成品汽车功能零部件的3D打印汽车工艺，我们假定汽车底盘上的弹簧垫圈、减震器的某些弹性部件，高质量、高寿命的发动机，电气系统中GPS导航等电子设备使用的电子芯片，等等，是3D打印无法打出的，必须采用传统制造的合格成品。除以之外，汽车的其它零部件，如底盘、车身、电气系统的零部件，假定是特定的3D打印工艺能够打出的。
[0032]在对汽车构造和各种3D打印工艺做过评估后，我们设定3D打印中心某台3D打印机承担主要打印任务，打印出它能打印的主要功能零部件底盘，3D打印中心的其它特定工艺的3D打印机，辅助主机打印其它3D打印能打出的剩余功能零部件车身、电气系统的零部件。
[0033]一种组合汽车成品功能零部件的3D打印汽车，如图1所示，包括:①对欲打印工件汽车(I)数字设计模型(2)进行打印标识(3)。②3D打印中心依据汽车数字设计模型(2)的打印标识(3)进行3D打印汽车。③3D打印中心承担主要打印任务的主机3D打印的汽车主要功能零部件底盘(8)与假模(替身模)(14)的临时组合。④主机3D打印的汽车主要功能零部件底盘集合(11)。⑤3D打印中心其它特定工艺3D打印机辅助打出的汽车功能零部件车身、电气系统(12、13)。⑥将主机3D打印的汽车功能零部件底盘集合(11)和其它辅助3D打印机打印的汽车功能零部件车身、电气系统(12、13)与其它传统制造的成品汽车功能零部件发动机等(6)进行组合、连接(5)，得到汽车数字设计模型(2)预期的、具全部功能特征的汽车物理实体(15)。⑦建立支持本发明组合汽车(I)成品功能零部件发动机等
(6)的3D打印汽车(15)的3D打印研究、开发与应用中心。
[0034]所述①对欲打印工件汽车⑴数字设计模型(2)进行打印标识⑶，出于自然规律限制、零部件功能特性限制和3D打印工艺限制，汽车数字设计模型(2)中四大部分发动机、底盘、车身、电气系统中有些功能零部件是3D打印无法打出的，依本实施例的前述假定，它们是高质量高寿命的发动机，汽车底盘上的弹性部件、弹簧垫圈、电气系统里使用的电子芯片等，那么，这些3D打印无法打出的功能零部件，在汽车数字设计模型里，需标识为3D打印无法打出、必须采用传统制造的汽车成品功能零部件，这些零部件所占空间(7)，应标识为3D打印以粉材、或光敏树脂液体的填充区(7)、或留空区(7)、或以特定材料打印成易分离的假模(替身模)区(7)，假模(替身模)(14)与原功能零部件如发动机等(6)仅几何尺寸外形轮廓相似，不涉内部结构更不涉功能。3D打印能够打印成功能零部件的那些零部件所占空间，如底盘(8)、车身(10)、电气系统、电器与电子器件(9)排除前述假定不可打印的零部件电子芯片等(6)外的剩余零部件所占空间(9)，应标识为3D打印能够打印成功能零部件的空间(8、9、10)，且分别标识不同零部件的几何尺寸，所要求的相同或不同的材料，适用而且在整个打印过程中相互匹配兼容或不匹配不兼容的特定3D打印工艺或方法。依据这种标识，再进一步把这些3D打印可以加工的汽车功能零部件底盘、车身、电气系统(8、9、10)，标识和分配给3D打印中心承担主要打印任务的主机和相关的具特定3D打印工艺的辅助3D打印机。在本实施例中，我们不妨指定底盘(8)由主机打印，车身(10)和电器系统(9)可3D打印零部件(9、10)，由其它具特定工艺的辅助3D打印机打印。同时，由3D打印中心辅助3D打印机各自加工的功能零部件车身、电气系统在汽车数字设计模型中所占空间(9、10)，在主机的打印标识中，也标识为主机无法打印的零部件(14)和粉材、或光敏树脂液体填充区(14)，或留空区(14)，或以特定材料打印的假模(替身模)区(14)。分配给辅助3D打印机打印的功能零部件车身、电气系统(9、10)，若包含有3D打印无法打出的功能零部件如弹簧垫圈或电了芯片等，那么，汽车数字设计模型里标识为辅助3D打印机打印的该功能零部件电气系统(9)所含3D打印无法打出的功能零部件电子芯片，也应将此无法打出的功能零部件电子芯片空间(7)标识为粉材、光敏树脂液体填充区(14)，或留空区(14)，或以特定材料打印的假模(替身模)区(14)。汽车数字设计模型中的上述标识，在数字切片中也相应一一标识。最后，将数字设计模型的3D打印标识数据，输入3D打印中心的计算机。
[0035]所述②3D打印中心依据汽车数字设计模型(2)的打印标识(3)进行3D打印汽车，对于汽车数字设计模型标识为可以打出功能零部件的部分(8、9、10)，如底盘、车身、电气系统排除掉3D打印无法打出的零部件(7)所剩下的零部件(8、9、10)，3D打印中心承担主要打印任务的主机和辅助的不兼容的其它3D打印机，各自打出标识分配给自己的功能零部件(8、9、10)，在本实施例中，主机打印底盘(8)，辅助3D打印机打印车身(10)和电气系统
(9)的相关零部件。对于汽车数字设计模型标识为不可打印的功能零部件的部分(7)，本实施例中是发动机、弹簧垫圈、减震器弹性部件，电气系统的电子芯片，承担主要打印任务的主机和牵涉到这种不可打印零部件问题的相关辅助3D打印机，则以粉材、光敏树脂液体填充其空间(14)，或留下空间(14)，或以特定材料将其打印成假模(替身模)(14);对于3D打印中心主机来说，汽车数字设计模型(2)标识为其它特定工艺3D打印机才能打出的功能零部件如车身和电气系统所占空间(9、10)，主机打印时，也以不能打印成功能零部件将此等空间(9、10)以粉材、光敏树脂液体填充(14)，或留下空间(14)，或以特定材料将其打印成假模(替身模)(14)。
[0036]所述③承担主要打印任务的主机3D打印的汽车主要功能零部件底盘(11)与假模(替身模)(14)的临时组合，清除主机打印工件汽车底盘(11)里非成型粉材、光敏树脂液体或支撑材料，剩下的即主机打印的汽车底盘(11)全部功能零部件和主机无法打印的所有零部件(7、9、10)的假模(替身模)(14)的临时组合体；主机没法打印的零部件包括前述①汽车数字设计模型中标识为3D打印无法打印的传统制造的汽车成品功能零部件(7)(发动机、底盘中减震器弹性部件、弹簧垫圈、电气系统中的电子芯片等)，以及汽车数字模型标识为3D打印可以打出、但非主机打印，而是由3D打印中心其它辅助3D打印机打印的功能零部件如车身、电气系统零部件(9、10)等。
[0037]所述④主机3D打印的汽车主要功能零部件底盘集合(11),在本实施例中，主机打印的是汽车底盘的功能零部件(11)，清除掉主机打印的底盘功能零部件(11)之外的所有假模(替身模)(14)，剩下的即主机3D打印的汽车底盘功能零部件的集合(11)。它为后续组合和连接传统制造汽车成品功能零部件(发动机，底盘中减震器弹性部件、弹簧垫圈、电气系统中的电子芯片等)(6)和3D打印中心其它辅助3D打印机打印的汽车功能零部件(车身、电气系统零部件等)(12、13)提供了结构框架。
[0038]所述⑤3D打印中心其它特定工艺3D打印机辅助打出的汽车功能零部件车身、电气系统(12、13)，对于汽车数字设计模型(2)标识和分配(3)给3D打印中心其它特定工艺3D打印机辅助打出的功能零部件车身、电气系统(9、10)，这些辅助3D打印机各自打出分配给自己的汽车功能零部件(4、12、13)，若分配给辅助3D打印机打印的功能零部件中包含有3D打印无法打出的功能零部件如电气系统(9)中的电子芯片(7)，则该辅助3D打印机打印该功能零部件(9)时，也把其中所含无法打出的零部件电子芯片(7)，以粉材或光敏树脂液填充(14)，或留空区(14)，或以特定材料打印成假模(替身模)(14)。
[0039]所述⑥将主机3D打印的汽车底盘功能零部件集合(11)与其它传统制造的汽车成品功能零部件(发动机、底盘中减震器弹性部件、弹簧垫圈、电气系统的电子芯片等)(6)和3D打印中的其它辅助3D打印机打印的汽车功能零部件(车身、电气系统零部件)(12、13)组合、连接，依据汽车数字设计模型(2)，将上述主机3D打印的汽车底盘功能零部件(11)，与汽车数字设计模型标识为3D打印无法打印的传统制造的汽车成品功能零部件(发动机、底盘中减震器弹性部件、弹簧垫圈、电气系统中的芯片等M6)，以及汽车数字模型标识(3)为3D打印可以打出，但非主机打印，而是由3D打印中的其它辅助3D打印机打印的功能零部件(车身、电气系统零部件)(12、13)，准确组合、连接(5)，连接方式可以是焊接、粘接、接口连接、激光烧结、机械连接、电气连接等等，得到汽车数字设计模型预期的，具全部设计功能、安全、可靠、适用的汽车(15)。
[0040]所述⑦建立支持本发明组合汽车(I)成品功能零部件的3D打印汽车的3D打印研究、开发与应用中心，建立由各种不同打印工艺3D打印机组成的3D打印研究、开发与应用中心。以联机方式共同承担汽车数字设计模型标识(2)为3D打印可以加工的功能零部件(8、9、10)的3D打印工作，高效率地同时打印标识给各相关3D打印机的功能零部件底盘、车身、电气系统(8、9、10)，最大限度解决单一 3D打印机无法打印汽车(I)各种不同功能零部件的难题。
[0041]本实施例以组合成品汽车功能零部件3D打印工艺打印汽车的技术方案叙述完毕。
【权利要求】
1.一种组合成品功能零部件的3D打印，包括:①对欲打印工件数字设计模型进行打印标识3D打印中心依据数字设计模型的打印标识进行3D打印3D打印中心承担主要打印任务的主机3D打印的主要功能零部件与假模(替身模)的临时组合；④主机3D打印的主要功能零部件集合3D打印中心的其它特定工艺3D打印机辅助打出的功能零部件；⑥依据数字设计模型将主机3D打印的主要功能零部件集合和其它辅助3D打印机打印的功能零部件与其它传统制造成品功能零部件准确组合、连接，得到数字设计模型预期的、具全部功能特性的物理实体；⑦建立支持本发明组合成品功能零部件的3D打印的3D打印研究、开发与应用中心。
2.根据权利要求1所述组合成品功能零部件的3D打印，其特征在于:所述①对欲打印工件数字设计模型进行打印标识，其特征是:欲打印工件的数字设计模型，不管是取自计算机CAD建模软件，还是取自逆向工程对实物所做光学扫描、或CT/MRI/PET扫描数据，其中所含某些零部件出于自然规律、或这些零部件加工特性、或3D打印自身工艺特性限制，无法由3D打印加工成功能零部件，这些零部件所占空间，标识为非成型粉材或光敏树脂液体填充区，或留空区，或供特定材料打印的假模(替身模)区，假模(替身模)仅与原部件几何尺寸相似，不涉内部结构和功能；数字设计模型里其它可由3D打印成功能零部件的零部件空间，标识为3D打印能够打印成功能零部件的空间，且分别标识不同零部件几何尺寸，所要求的相同或不同的材料，适用而且在整个打印过程中相互匹配兼容或不匹配兼容的、特定3D打印工艺或方法；依据这种标识，再进一步把这些3D打印可以加工的功能零部件，标识和分配给3D打印中心承担主要打印任务的主机和相关的具特定3D打印工艺的辅助3D打印机；同时，由3D打印中心辅助3D打印机各自加工的功能零部件在数字模型中所占空间，在主机的打印标识中，也标识为主机无法打印的零部件和粉材、或光敏树脂液体填充区，或留空区，或以特定材料打印的假模(替身模)区；数字设计模型中的标识，在数字切片中也相应一一进行标识；最后将数字设计模型的3D打印标识数据，输入3D打印中心计算机。
3.根据权利要求1所述组合成品功能零部件的3D打印，其特征在于:所述②3D打印中心依据数字设计模型的打印标.识进行3D打印，其特征是:对于数字设计模型标识为可以打出功能零部件的部分，由3D打印中心承担主要打印任务的主机和辅助的、不兼容的其它3D打印机，各自打出标识分配给自己的功能零部件；对于数字设计模型标识为不可打印的功能零部件，承担主要打印任务的主机，和牵涉到这种不可打印零部件问题的相关辅助3D打印机，以粉材、或光敏树脂液体填充其空间，或留下空间，或以特定材料将其打印成易于分离的假模(替身模)；对于3D打印中心主机来说，数字设计模型标识为其它特定工艺3D打印机才能打出的功能零部件所占空间，主机打印时，也以不能打印成功能零部件将此空间以粉材、或光敏树脂液体填充，或留下空间，或以特定材料将其打印成假模(替身模)。
4.根据权利要求1所述组合成品功能零部件的3D打印，其特征在于:所述③承担主要打印任务的主机3D打印的主要功能零部件与假模(替身模)的临时组合，其特征是:清除主机打印工件里非成型粉材、或光敏树脂液体或支撑材料，剩下的即主机打印的全部主要功能零部件和主机没法打印的所有零部件的假模(替身模)的临时组合体；主机没法打印的零部件包括前述①标识为3D打印无法打出的所有功能零部件，以及①标识为3D打印可以打出，但不是由该主机，而是标识为其它特定工艺3D打印机可以打出的所有零部件。
5.根据权利要求1所述组合成品功能零部件的3D打印，其特征在于:所述④主机3D打印的主要功能零部件集合，其特征是:清除主机3D打印工件里所有假模(替身模)，剩下的即主机3D打印就欲打印工件数字设计模型标识和分配给它打出的全部主要功能零部件集合，这个主要功能零部件集合为后续组合和连接传统制造的成品功能零部件和3D打印中心其它辅助3D打印机打印的功能零部件提供了结构框架。
6.根据权利要求1所述组合成品功能零部件的3D打印，其特征在于:所述⑤3D打印中心的其它特定工艺3D打印机辅助打出的功能零部件，其特征是:对于数字设计模型标识为3D打印可以完成，但不是由主机而是由3D打印中心其它特定工艺3D打印机辅助打印，并分配给这些相关打印机，它们依数字模型标识打印分配给自己的功能零部件；若这些零部件中包含有数字设计模型标识为3D打印无法打出的功能零部件部分，则辅助3D打印机打印这些功能零部件时，也把该无法打印的部分以粉材或光敏树脂液体填充，或留空区，或以特定材料打印成易于分离的假模(替身模)。
7.根据权利要求1所述组合成品功能零部件的3D打印，其特征在于:所述⑥依据数字设计模型将主机3D打印的主要功能零部件集合与其它传统制造的成品功能零部件和3D打印中心其它辅助3D打印机打印的功能零部件准确组合、连接:其特征是:依据数字设计模型，将上述3D打印中心主机3D打印的主要功能零部件集合，与数字设计模型标识为不可打印的传统制造的成品功能零部件、以及数字设计模型标识为3D打印可以打出、但非主机3D打印而是由3D打印中心其它辅助3D打印机工艺打出的功能零部件，准确组合，连接，连接方式可以是焊接，粘接，接口连接，激光烧结，机械连接，电气连接等等，得到数字设计模型欲打印工件预期的、具全部设计功能的整体物理实体。
8 .根据权利要求1所述组合成品功能零部件的3D打印，其特征在于:所述⑦建立支持本发明组合成品功能零部件的3D打印的3D打印研究开发与应用中心，其特征是:建立由各种不同工艺3D打印机组成的3D打印研究开发与应用中心，以联机方式，共同承担数字设计模型标识为3D打印可以加工的功能零部件的3D打印工作，高效率地同时打印标识给各相关3D打印机的功能零部件，最大限度解决单一 3D打印机无法加工各种不同功能零部件的难题，将3D打印的创新性、试错性、个性化、应急性、高效率、低成本等优越性与传统制造的诸优点结合起来，适应新工业革命对3D打印提出的要求。
【文档编号】B41J3/00GK103465636SQ201310404213
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】康子纯 申请人:康子纯