一种3d打印机及使用3d打印机打印物体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种3D打印机及使用3D打印机打印物体的方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]3D打印是快速成型技术的一种，是一种以数字文件为基础，使用可固化材料，通过逐层打印的方式来制造产品的技术。与传统制造业采用的减材制造技术不同，3D打印是一种增材制造技术，通过一层层材料的叠加形成最终的产品。
[0004]目前，常用的3D打印技术包括恪融沉积成型技术(Fused Deposit1n Modeling，FDM)、光固化立体成型技术(Stereo Lithography, SLA)、选择性激光烧结技术(SelectiveLaser Sintering，SLS)以及三维打印技术(3D Printing，3DP)等。
[0005]FDM打印机是斯科特.克伦普于上世纪80年代发明的，这类打印机通过打印头打印出某种软质的材料，这类材料包括热塑性的材料以及一些生物类来源的材料，可以打印塑料制件、食物、生物材料等。此类打印机较难打印多种材料，并且打印精度较差。
[0006]SLA打印机是最早商用的打印机之一，这类打印机利用紫外光固化光敏树脂形成打印层，打印完一层后支撑平台向下(或者向上)移动一定距离让光敏树脂层重新覆盖在前一层打印面上，然后继续进行固化。由于支撑平台在装光敏树脂的容器中，所以使用此类打印机一次只能打印一种材料。
[0007]SLS技术与SLA技术比较类似，但使用的原料为粉末，通过激光加热融合形成打印层。SLS打印机的打印精度较差，打印某些材料时需要保护气体，打印完成后一般需要一定时间的冷却。
[0008]3DP技术是通过打印头将粘合剂或者某种胶挤出到原材料粉末上，从而实现一层层打印的效果。3DP技术能实现彩色打印，并且能使用多种原材料，但其制作的产品一般表面较为粗糙，精度相对较差。
[0009]
【发明内容】
[0010]本发明的目的之一是提供一种打印精度容易调节和提高的3D打印机和用3D打印机打印物体的方法。
[0011]本发明公开的技术方案包括:
提供了一种用3D打印机打印物体的方法，包括:获取所述物体的多个切面图，所述多个切面图通过沿着所述物体的打印方向将所述物体的三维模型切片而获得，并且所述多个切面图相互平行；将打印材料溶解或者分散于溶剂中，获得打印溶液或者打印浆料；将所述打印溶液或者打印浆料加入3D打印机的储液装置中；依次使所述3D打印机的喷头位于多个打印平面中，其中每个打印平面平行于支撑平台，并且所述多个打印平面依次与所述多个切面图一一对应；其中在每个打印平面中，使所述喷头相对于支撑平台在该打印平面内按照与该打印平面对应的切面图移动并且同时使所述打印溶液或者打印浆料从所述喷头中挤出，从而打印出与该打印平面对应的切面图的图形，并加热所述图形使所述图形固化。
[0012]本发明的一些实施例中，所述打印材料包括聚合物材料、陶瓷粉末、银浆和碳材料中的一种或者多种。
[0013]本发明的一些实施例中，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲苯、丙酮和乙醇中的一种或者多种。
[0014]本发明的一些实施例中，所述打印溶液中打印材料的质量分数为2%至30%，所述打印浆料中打印材料的质量分数为40%至80%。
[0015]本发明的一些实施例中，完成了所述打印平面的打印之后，还包括:加热打印出的物体以去除物体中残留的溶剂。
[0016]本发明的实施例中还提供了一种3D打印机，包括:控制器；储液装置，所述储液装置用于容纳打印溶液或者打印浆料；喷头，所述喷头与所述储液装置连通；支撑平台，所述支撑平台用于支撑打印出的物体；位置电机，所述位置电机通过第一传动系统连接到所述喷头或者所述支撑平台，使所述喷头相对于所述支撑平台运动；挤出电机，所述挤出电机通过第二传动系统连接到所述喷头或者所述储液装置，并且驱动所述打印溶液或者打印浆料从所述喷头挤出；加热装置；其中，所述控制器用于:获取所述物体的多个切面图，所述多个切面图通过沿着所述物体的打印方向将所述物体的三维模型切片而获得，并且所述多个切面图相互平行；控制所述位置电机依次使所述喷头相对于所述支撑平台位于多个打印平面中，其中每个打印平面平行于所述支撑平台，并且所述多个打印平面依次与所述多个切面图一一对应；其中在每个打印平面中，控制所述位置电机使所述喷头相对于支撑平台在该打印平面内按照与该打印平面对应的切面图移动并且同时控制所述挤出电机使所述打印溶液或者打印浆料从所述喷头中挤出，从而打印出与该打印平面对应的切面图的图形，并控制所述加热装置加热所述图形使所述图形固化。
[0017]本发明的一些实施例中，所述打印材料包括聚合物材料、陶瓷粉末、银浆和碳材料中的一种或者多种。
[0018]本发明的一些实施例中，所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N，N_ 二甲基甲酰胺、N, N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲苯、丙酮和乙醇中的一种或者多种。
[0019]本发明的一些实施例中，所述打印溶液中打印材料的质量分数为2%至30%，所述打印浆料中打印材料的质量分数为40%至80%。
[0020]本发明的实施例中，将打印材料配制成打印溶液或者打印浆料，通过打印溶液或者打印浆料进行3D打印，可通过调整打印溶液或者打印浆料的浓度、喷头孔径、挤出电机运转速度、位置电机平面移动速度等因素而容易地调节和提高打印精度，打印精度可以提高到微米量级。而且，所需打印溶液或者打印浆料可自行配制，易于获得，大大扩展了打印材料的种类范畴。
[0021]
【附图说明】
[0022]图1是本发明一个实施例的3D打印机的结构框图示意图。
[0023]图2是本发明一个实施例的使用3D打印机打印物体的方法的流程示意图。
[0024]
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图详细说明本发明的实施例的3D打印机的结构以及使用3D打印机打印物体的方法的具体步骤。
[0026]如图1所示，本发明一个实施例中，一种3D打印机100可以包括控制器101、挤出电机102、储液装置103、喷头105、位置电机106、支撑平台107和加热装置108。
[0027]储液装置103用于容纳打印溶液或者打印浆料。在使用该3D打印机打印物体时，配制好的打印溶液或者打印浆料(下文中详述)将加入该储液装置103中。喷头105连接到该储液装置103，即与储液装置103连通，使得储液装置103中容纳的打印溶液或者打印浆料能够通过喷头105挤出。
[0028]支撑平台107用于在其上执行3D打印物体的操作，并且打印出的物体支撑于该支撑平台107上。位置电机106可以通过第一传动系统连接到喷头105上(例如，如图1中示意性所示)或者连接到支撑平台107上(图中未示出)，从而通过该第一传动系统驱动喷头105相对于支撑平台107运动或者驱动支撑平台107相对于喷头105运动或者驱动喷头105和支撑平台107在不同的方向上同时运动，即使得喷头105与支撑平台107之间相对运动。本文中，将驱动喷头105相对于支撑平台107运动或者驱动支撑平台107相对于喷头105运动或者驱动喷头105和支撑平台107在不同的方向上同时运动这三种情况统一称之为使喷头105相对于支撑平台运动107。S卩，本文中，当说明喷头相对于支撑平台运动时，是指这二者之间存在相对运动，但不限于喷头运动而支撑平台静止，而是只要二者之间有相对运动即可。
[0029]本发明的实施例中，这里位置电机106驱动喷头105或者支撑平台107的第一传动系统可以是任何适合的结构，例如可以使用本领域中常用的传动系统结构，在此不再详述。
[0030]挤出电机102通过第二传动系统连接到喷头105或者储液装置103，并且可以驱动储液装置103中的打