兼具平面与曲面打印的3D打印设备以及3D打印方法与流程

本发明涉及3D打印，尤其涉及一种兼具平面与曲面打印的3D打印设备以及3D打印方法。

背景技术：

在酒行业中，已有专供、限量以及个性定制等相关需求及服务。对一些具有较大需求的一批个性定制酒，可以独立立项，从酒盒酒瓶制造开始，将各种个性化的图标或图案，通过烤漆等处理方式得到。但这种定制，只适合较大需求量的情况，并且周期较长，对于一些需求量较少的个性化定制，这种独立立项批量生产的方式成本会很高，或者是用打印机在不干胶上打印出图案，裁剪好直接贴到酒盒酒瓶上，简单易做，成本低，但档次低不符合个性化消费的心理需求，市场接受度低，这些阻碍了真正个性定制的推广和应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种兼具平面与曲面打印的3D打印设备，旨在用于解决现有在物品上设置图案的方式处理周期长，制作成本过高或者采用粘贴的方式，成型后档次过低的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种兼具平面与曲面打印的3D打印设备，包括座体以及控制单元，所述座体设置有呈水平的打印平台以及可相对所述打印平台水平移动的打印喷头，所述打印喷头位于所述平台的上方，所述控制单元控制所述打印平台与所述打印喷头之间的相对移动，还包括可安设于所述打印平台上的打印夹具，所述打印夹具包括驱动件以及至少一组滚轮组件，每一所述滚轮组件均包括由所述驱动件驱使旋转的两个滚轮，两个所述滚轮并排设置且轴线平行。

进一步地，所述滚轮组件为两组，所述打印夹具还包括水平设置的底板以及竖直设置于所述底板上的两个支撑板，两个所述支撑板相对间隔设置，两组所述滚轮组件分别等高安设于两个所述支撑板上。

进一步地，所述底板上还设置有水平导轨，其中一所述支撑板滑动设置于所述水平导轨上，且所述水平滑轨的长度延伸方向平行于各所述滚轮的旋转轴线延伸方向。

进一步地，于其中一所述支撑板上开设有弧形槽，所述弧形槽贯穿所述支撑板且位于对应所述滚轮组件的两个所述滚轮之间。

进一步地，所述驱动件为步进电机，所述控制单元与所述步进电机之间通过导电接头可拆卸连接。

进一步地，所述座体上设置有竖直导轨，所述打印平台或者所述打印喷头滑动设置于所述竖直导轨上。

进一步地，所述底板具有可与所述打印平台上表面贴合的接触面，所述接触面位于所述底板背离所述滚轮组件的一侧。

进一步地，于所述座体上还设置有用于检测所述打印平台或者所述打印夹具位置的传感器，所述传感器电连接至所述控制单元。

本发明实施例还提供一种兼具平面与曲面打印的3D打印方法，采用上述的兼具平面与曲面打印的3D打印设备，于所述底座上设置有所述打印平台以及所述打印夹具的原点位置，包括以下操作步骤：

将待打印图案传输至所述控制单元；

若需要在平面上打印图案，将物品置于所述打印平台上，并判断所述打印平台是否处于原点位置，且当所述打印平台处于原点位置时，控制所述打印平台与所述打印喷头相对所述底座滑动，且在滑动过程中所述打印喷头于该物品的平面成型所述图案，当所述打印平台不处于原点位置时，调节所述打印平台移动至原点位置；

若需要在曲面上打印图案，先将所述打印夹具安设于所述打印平台上，再将物品置于所述打印夹具的所述滚轮上，判断所述打印夹具是否处于原点位置，且当所述打印夹具处于原点位置时，控制所述打印喷头相对所述底座滑动，同时所述驱动件驱使所述滚轮旋转，于所述物品的曲面上成型所述图案，当所述打印夹具不处于原点位置时，调节所述打印平台移动直至所述打印夹具处于原点位置。

进一步地，于所述底座上设置用于检测所述打印平台或者所述打印夹具位置的传感器，所述传感器联动控制所述打印夹具或者所述打印喷头处于原点位置。

本发明具有以下有益效果：

本发明的打印设备，当需要在平面上打印图案时，将相应的物品置于打印平台上，通过滑动打印喷头与打印平台，可以使得在该物品上打印出具有一定厚度的相应平面图案，而当需要在曲面上打印图案时，对于这样的物品一般为柱状结构，比如酒瓶等，先将打印夹具安设于打印平台上，然后将柱状的物品夹设于每一组滚轮组件的两个滚轮之间，通过驱动件驱动滚轮旋转使得物品也绕自身轴线转动，同时通过相对移动打印喷头，可以在物品的曲面上形成相应的图案。采用这种结构的打印设备，可以直接在物品表面成型所需的图案，与粘贴的方式相比，大大提高了物品的档次，而且图案也不会轻易由物品表面脱落，而在另一方面，制作时只需将相应的图案导至控制单元，打印设备可以根据需要成型不同的图案，而且制作周期非常短，相比传统的个性定制，在保证档次的前提下，制作成本大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的兼具平面与曲面打印的3D打印设备的结构示意图；

图2为图1的兼具平面与曲面打印的3D打印设备的打印夹具的结构示意图；

图3为图1的兼具平面与曲面打印的3D打印设备的工作示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图3，本发明实施例提供一种兼具平面与曲面打印的3D打印设备，可以在平面或者曲面上成型具有一定厚度的图案，比较适用于小批量定制，包括座体1以及控制单元(图中未示出)，座体1为打印设备的框架部件，控制单元则为控制中心，通过控制单元可以实现打印设备的3D打印动作，在座体1上设置有打印平台2以及打印喷头3，打印平台2水平设置，上表面为平面结构，待打印图案的物品安设于该打印平台2上，打印喷头3则为打印设备的工作部件，其位于打印平台2的正上方，通过喷出浆液以在物品的表面成型所需的图案，打印平台2与打印喷头3之间可以在水平方向上相对移动，具体打印平台2与打印喷头3均与座体1滑动连接，且两者的滑动方向垂直，或者打印平台2可相对座体1X轴方向以及Y轴方向移动，打印喷头3固定于座体1上，或者打印喷头3可相对座体1X轴方向以及Y轴方向移动，打印平台2固定于座体1上，而对于打印喷头3与打印平台2之间的相对移动则由控制单元来控制，打印设备还包括有打印夹具4，打印夹具4可安设于打印平台2上，当然打印夹具4与打印平台2之间为可拆卸连接，细化打印夹具4的结构，其包括驱动件42以及至少一组滚轮组件41，每一组滚轮组件41均包括由驱动件42驱使旋转的两个滚轮411，两个滚轮411并排设置且轴线平行，一般每一组滚轮组件41的两个滚轮411应具有一定距离，另外当每一打印设备一次只打印一个物品时，则各滚轮组件41应沿滚轮411的轴线方向依次间隔设置，通过各滚轮组件41的各滚轮411共同支撑物品，而当每一打印设备一次可打印两个以上物品时，则可以将其中至少两个滚轮组件41沿垂直于滚轮411的轴线方向设置，至少一组滚轮组件41的两个滚轮411支撑一个物品，对于驱动件42可以同时控制各滚轮组件41的滚轮411旋转。本发明中，打印设备主要针对物品的平面打印图案，或者是物品的曲面打印图案，而在物品的曲面打印图案时，该物品应为圆柱状，比如可在酒盒的表面进行平面打印，而在酒瓶的表面进行曲面打印。具体地，以下均假定打印平台2与打印喷头3均滑动连接座体1，座体1上具有滑槽11，打印平台2通过滑进或滑出的方式调节与打印喷头3沿该方向的相对位置，对应地打印喷头3则可沿垂直于该方向相对座体1滑动，当需要在酒盒的表面打印时，可将酒盒直接安设于打印平台2上，酒盒待打印表面朝上设置，同时将所需打印的图案通过电脑等导入控制单元内，进而由控制单元联动调节打印喷头3与打印平台2相对座体1相对移动，使得打印喷头3喷出的浆叶在酒盒表面成型所需的图案；而当需要对酒瓶表面打印图案时，先将打印夹具4安设于打印平台2上，再将酒瓶支撑于其中至少一组滚轮组件41上，滚轮411的旋转轴线垂直于打印平台2的滑进滑出方向，控制单元联动控制打印喷头3的移动以及滚轮组件41的滚轮411的旋转，且在各滚轮411旋转的过程中通过摩擦力作用使得酒瓶也绕自身轴线旋转，进而使得打印喷头3喷出的浆叶可在酒瓶表面(曲面)上成型所需的图案。在上述工作过程中，通过3D打印的方式在酒瓶或者酒盒表面成型具有一定厚度的图案，且该图案与酒瓶或者酒盒为一个整体，既不易脱落，又使得制备后的酒瓶或者酒盒档次比较高，在另外一方面，这种结构的打印设备可以根据需要成型不同的图案，不但制作成本非常低，而且图案成型周期非常短，即在保证档次的前提下，有效控制了制作成本，非常适用于具有一定高度及重量的产品个性化定制。

参见图2，优化上述实施例，继续细化打印夹具4的结构，滚轮组件41为两组，同时还包括有底板43以及两个支撑板44，底板43呈水平状态，而两个支撑板44则均垂直安设于底板43上，且两个底板43相对间隔设置，将两组滚轮组件41分别安设于两个支撑板44上。本实施例中，其中一滚轮组件41的两个滚轮411与另一滚轮组件41的两个滚轮411一一对应，通过四个滚轮411共同支撑酒瓶，驱动件42驱动滚轮411旋转，进而由滚轮411带动酒瓶绕自身轴线轴线旋转，且酒瓶的旋转轴线与各滚轮411的旋转轴线平行。一般地，驱动件42采用步进电机，控制单元与步进电机之间通过导电接头可拆卸连接，即当打印酒盒表面图案时，控制单元与步进电机之间的导电接头断开，而当打印酒瓶表面图案时，则将控制单元与步进电机之间的导电接头电性导通，控制单元可以控制步进电机工作。对于步进电机与滚轮组件41之间，步进电机的输出轴可以与其中一组的滚轮组件41的其中一个滚轮411传动连接即可，该滚轮411为主动旋转，而另外各滚轮411则均为在摩擦力的作用下被动旋转，当然也可以步进电机同时驱动其中多个滚轮411旋转。

继续优化上述实施例，在底板43上还设置有水平导轨45，其中一支撑板44滑动设置于该水平滑轨上，且水平滑轨的长度延伸方向平行于各滚轮411的旋转轴线的延伸方向。本实施例中，其中一支撑板44滑动设置于水平导轨45上，该支撑板44可沿水平导轨45的长度方向移动，使得两个支撑板44之间相互靠近或者远离，进而实现对两组滚轮组件41之间距离的调节，即通过支撑板44与水平滑轨之间的滑动结构使得打印夹具4可以适应不同尺寸的酒瓶。当然在水平滑轨或者对应的支撑板44上设置有限位结构，当两组滚轮组件41之间的距离调节合适后，采用限位结构将支撑板44锁紧于水平滑轨上，两者之间不会相对滑动，进而保证打印时打印夹具4与酒瓶之间结构的稳定性。进一步地，在其中一支撑板44上开设有弧形槽441，弧形槽441贯穿该支撑板44且位于对应滚轮组件41的两个滚轮411之间。一般，酒瓶具有一定长度的缩口，当将酒瓶置于两组滚轮组件41上后，其缩口部分由该弧形槽441穿过，同时酒瓶的外表面还可与弧形槽441贴合，弧形槽441也可对酒瓶起到支撑作用。

参见图1以及图2，进一步地，在座体1上还设置有竖直导轨，打印平台2滑动设置于竖直导轨上。本实施例中，通过竖直导轨使得打印平台2可沿竖直方向移动，进而可以实现打印平台2与打印喷头3竖直方向距离的调节，从而使得打印设备可以适应不同高度的酒瓶或者酒盒等。当然在另一种实施方式中，可将打印喷头3滑动设置于竖直导轨上，打印喷头3可沿竖直导轨沿竖直方向移动。对于底板43与打印平台2之间，底板43具有一接触面，且该接触面位于底板43背离滚轮组件41的一侧，当将打印夹具4安设于打印平台2上时，底板43的接触面与打印平台2的上表面贴合，增加两者之间的接触面积，避免两者之间出现相对移动，保证打印时的精确度。当然，在将打印夹具4置于打印平台2上时，打印平台2还应设置有锁扣等将两者锁紧。

进一步地，在座体1上还设置有传感器，其与控制单元之间电连接，通过该传感器可以实时检测打印平台2或者打印夹具4的位置，进而将该位置信息反馈至控制单元。本实施例中，一般在座体1上设置有打印平台2或者打印夹具4的原点位置，当打印酒盒时，以打印平台2的原点位置为准，在打印之前调节打印平台2至该原点位置处，而当打印酒瓶时，则以打印夹具4的原点位置为准，通过调节打印平台2使得打印夹具4位于对应的原点位置，从而可以方便控制单元在打印过程中对各部件动作的控制。

再次参见图1-图3，本发明实施例还提供一种兼具平面与曲面打印的3D打印方法，主要采用上述的打印设备，在该设备上设定打印平台2以及打印夹具4的原点位置，并将该原点位置信息存储在控制单元内，打印方法包括有以下步骤：

先将打印图案信息通过电脑等传输至控制单元内；

若需要在平面上打印图案，即对酒盒打印，将酒盒置于打印平台2上，通过传感器检测打印平台2的位置，且将检测的打印平台2位置信息反馈至控制单元，当其为原点位置时，控制单元控制打印平台2与打印喷头3相对底座滑动，且在滑动过程中打印喷头3喷出的浆液在酒盒表面成型所需图案，反之当传感器检测的位置信息不为原点位置时，则可以采用手动或者其它电动的方式控制打印平台2移动使其处于原点位置，而当原点位置调节准确后控制单元继续控制后续的3D打印动作；

若需要在曲面上打印图案，即对酒瓶打印，先将打印夹具4安设于打印平台2上，再将酒瓶置于打印夹具4的滚轮411上进行支撑，通过传感器检测打印夹具4的位置，且将检测的打印夹具4位置信息反馈至控制单元，当其为原点位置时，控制单元控制打印喷头3相对底座滑动且控制驱动件42驱使各滚轮411旋转，且在该过程中打印喷头3喷出的浆液在酒瓶表面成型所需图案，反之当传感器检测的位置信息不为原点位置时，则可以采用手动或者其它电动的方式控制打印平台2移动使打印夹具4处于原点位置，而当原点位置调节准确后控制单元继续控制后续的3D打印动作。

针对上述原点位置的确定，只需在座体1上设定打印平台2的原点位置，当将打印夹具4安设于打印平台2时，打印夹具4相对打印平台2的位置确定，即可通过打印平台2的原点位置来确定打印夹具4的原点位置。

再次参见图1以及图2，优化上述打印方法，在座体1上还设置有显示屏12以及按键操作面板13，当上述传感器检测的位置信息与原点位置相同时，在显示屏12显示位置正确，进而工作人员可以按下控制单元确认打印控制按钮，反之当位置信息与原点位置位置不相同时，在显示屏12上则显示位置错误，进而工作人员可以在按键操作面板13处手动调节打印平台2滑进或滑出座体1的滑槽11，使其处于原点位置。对于按键操作面板13还可以用于手动控制打印平台2与打印喷头3竖直方向的距离以及手动控制驱动件42驱使滚轮411旋转，当然按键操作面板13还应设置有切换按钮，分别对应酒盒(平面)与打印酒瓶(曲面)两种不同的图案打印方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。