3d打印的多工艺制造系统的制作方法
【专利摘要】3D打印机技术的优点是利用CAD制成的三维图像，快速制造出没有实体作为参考的形状。而很多3D打印件的某一部分是具有实体作为参考的，因此可以利用铸造等工艺制造这一部分，再利用3D打印制作CAD成型部分，这样可以充分发挥各自制造工艺的优势。本发明提出了一种利用铸造等工艺大批量制造相同形状的铸造件1，再将这批铸造件1的上表面作为3D打印机的热床，直接在该表面打印这批零部件的非标准部分（即由CAD制作三维图像，没有实体参考，用其它工艺制作成本较高的部分）。这样做可以利用传统工艺廉价、迅速的得到大批量优质的相同形状部件，再利用3D打印技术在其上获得形状不同的部件，从而大大减少3D打印支撑材料及打印件材料的消耗，从而降低总的制造时间，达到批量生产，并且打印件的下表面也将更完美，表面粗糙度也更低。
【专利说明】3D打印的多工艺制造系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于3D打印工艺领域，是一种充分发挥各制造工艺优势，将各工艺结合起 来最终制造成件，涉及到机械自动化、软件编程、制造业等领域。
【背景技术】
[0002] 目前，快速成型【技术领域】下的3D打印风靡全球，已渗透到了塑料模型、产品开发、 建筑、食品、生物医药、珠宝、航天、机械等各个领域。
[0003] 目前，几乎所有3D打印机的打印件都是基于一个方形平面进行打印，该平面被称 为热床。并且，整个3D打印件都完全由3D打印机完成，没有其它工艺的参与。同时，即使 打印件底面并不是平面，该打印件也会利用到大量支撑材料从平面开始打印，其打印件体 积充满了从上表面投影到热床的所有空间，因而大量的支撑材料大大降低了打印速度，同 时也造成了大量的材料浪费。对于某一系列的打印件来说，其很大一部分形状完全相同，重 复性的利用3D打印机对整件进行完整打印非但不能发挥3D打印工艺的优势，还大大增加 了非必须打印时间与耗材，经济性极低。
[0004] 对于热床，统一设计为平面的原因是3D打印件的形状具有多样性，并且大部分打 印件均存在某一表面为平面，因此从平面开始打印对于所有形状的打印件来说其统计平均 打印时间是最低的。某一系列的打印件来说，其很大一部分形状完全相同，重复性的利用3D 打印机对整件进行完整打印非但不能发挥3D打印工艺的优势，还大大增加了非必须打印 时间与耗材，经济性极低。例如打印一堆相同大小不同形状的不倒翁，其底面均为球形，若 是使用当前的平面热床进行打印，将会从底部的球形开始进行打印，产生大量相同的支撑 材料去支撑底部的球形,造成很多材料的浪费，同时大大增加了打印时间，并且由于支撑材 料的存在底面的不光滑程度也将大大增加，后续处理工作量也增加了。
【发明内容】
[0005] 为解决上文所述问题，本发明提出如下解决方案： 利用其它利于制造相同形状物体的工艺(如铸造、聚合等）制造打印件的相同部分(后 文称之为铸造件)，再将该铸造件的上底面作为3D打印机的热床，直接在该铸造件上进行 3D打印使打印件下表面与铸造件上表面贴合，构成一个整件。例如，利用铸造工艺制作一批 不倒翁下半部分的半球形，再将该半球形的上表面视作3D打印机的热床，直接在该表面进 行不倒翁上半部分的打印，这样利用到铸造工艺制造同一形状模型快速、经济、高质量的特 点，同时利用到3D打印制造非标准形的便捷、高效，综合起来得到最高的成件效率。本发明 仅改变了普通3D打印机的热床，其余3D打印机部件在空间允许的情况下可以保持原有设 计，各部件传动、衔接、受力也并未改变。
[0006] 其中，为了使传输到3D打印机的打印件程序(一般为G语言代码)能够匹配铸造件 的上表面形状，需要人为调整打印件三维图像的下表面形状，使二者能够完全匹配，因此其 底面并不是基于普通的平面热床开始打印，而是基于铸造件上表面形状。
[0007] 其中，打印头的起始位置需要精确定位，以保证打印位置与打印件程序相适应，而 不至跑偏。
[0008] 由于本发明的应用，与现有技术相比将产生以下积极效果： 1. 获得更好的打印件底面形状、光滑度； 2. 在很大程度上减少了底面支撑材料的消耗，降低浪费； 3. 由于打印材料的减少，相同打印件的打印时间也将大大降低。
[0009] 4.发挥了不同制造工艺的优势，使最后的成件的质量比完全3D打印件好，并且 制作时间短，支撑材料少。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明所叙述的3D打印机打印头及非标准打印热床的结构示意图。
[0011] 以上附图中：1.铸造件；2.打印头；3.直线轴；4.光杆；5.支撑架；6.材料 丝；7.电机。
【具体实施方式】
[0012] 以下将结合附图来说明本发明的实施方式。为便于叙述，本申请附图中的铸造件1 假设为一个半球体与圆柱体相结合的形状，但铸造件形状并不局限于该附图所示的铸造件 1，所有利用与3D打印不同工艺制造的铸造件1作为3D打印热床进行进一步制造，均在本 发明的保护范围之内。
[0013] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步详述： 参照附图1，假设某一批打印件的下半部分形状大小相同，均为半球体与圆柱体相结合 的形状，如图中的铸造件1。本实施方式将普通3D打印机的标准平面热床改变为某一铸造 件1上表面，打印头2将电机7送入的材料丝6融化，并挤出为较细的丝，直接在铸造件1 的上表面进行3D打印件的打印，因此打印件的下表面形状与铸造件1的上表面相吻合(小 于等于该表面积)，因此可通过铸造等工艺完成大批量相同形状的如铸造件1的制作，并控 制铸造件1的上表面形状及其光滑度，从而控制打印件的下表面形状。再利用3D打印技术 直接在铸造件1的上表面进行形状不同的部分的制作。
[0014] 其余部分与原3D打印机相同，打印头2固定在支撑架5上，由电机7驱动支撑架 5在光杆4及直线轴3的导向作用下运动。
[0015] 上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，其目的是让熟悉此项技术的人士 能够了解本发明的内容并据以实施，并不能因此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精 神实质所做的等效变化或修饰，都涵盖在本发明的保护范围之内。主要体现在铸造件1形 状及工艺的变化，各种形状及工艺制成的铸造件1与3D打印相结合成件的方法均在本发明 的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种3D打印的多工艺制造系统，利用铸造等传统工艺制造某一批3D打印件形状大 小相同的铸造件1，再将该铸造件1的上表面作为3D打印机的热床，直接在其上打印剩余的 形状不同的非标准部分。
2. 如权利要求1所述的3D打印的多工艺制造系统，其特征是铸造件1上表面任意一 点处的切线与水平面的角度小于打印头2尖端与水平面的角度。
3. 如权利要求1所述的3D打印的多工艺制造系统，其特征是仅将普通3D打印机的标 准平面热床改变为铸造件1的上表面，其余3D打印机部件的传动、受力关系等并未改变。
4. 如权利要求1所述的3D打印的多工艺制造系统，其特征是打印件的三维图像下底 面底面形状与铸造件1的上表面形状相符合。
5. 如权利要求1所述的3D打印的多工艺制造系统，其特征是当打印头2执行回到原 点命令时，Z方向首先提升至高于铸造件1最高点的位置后，再进行X、Y方向的运动。
6. 如权利要求1所述的3D打印的多工艺制造系统，其特征是打印头2的Ζ方向原点 位于铸造件1的最高点，其各个方向的打印起始点位于铸造件1上表面最低点。
【文档编号】B29C67/00GK104085114SQ201410354164
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】柴源, 柴世学, 宋莉 申请人:柴源