本發明專利技術公開了一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機及打印方法，包括：打印裝置、液體支撐裝置、控制裝置和電源，在打印裝置打印懸空結構時，控制裝置控制液體支撐裝置的液面高度適配打印懸空結構的預設高度，利用液體支撐裝置的浮力支撐懸空結構防止其結構變形。運用本發明專利技術打印懸空結構時，由于有液體支撐裝置的支撐作用，使得前一層跟現打印層之間連接結構穩定，不會造成實物懸空結構變形，保證整個實物的打印成型；從而通過3D打印的方式制造出現有技術無法成型的三維結構；同時極為方便去除，只需待打印成型后從容器中取出，沖洗干凈即可。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種3D打印領域，特別涉及一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機及打印方法。
技術介紹
與傳統制造相比，3D(中文名：三維)打印技術是制造技術的一種。通過建立三維數字模型，在平面的X軸和Y軸之上增加了Z軸，用材料堆積的方法實現了立體化的逐層制造技術。該技術以液態或粉末狀材料為主要原料，遵循“分層固化，層層累加”技術原理，根據層內固化的方式不同，常見的3D打印技術有：熔融層積成型(Fused Deposition Modeling,FDM)、立體光刻(Stereo Lithography Appearance,SLA)、選擇性激光燒結(Selective Laser Sintering,SLS)、三維打印黏結成型(Three Dimensional Printing and Gluing,3DP)、數字光處理技術(Digital Light Processing,DLP)、直書寫技術(Direct Writing Modeling,DWM)等。其中，熔融層積成型和直書寫技術都是通過建立三維數字模型，控制軟件根據三維數字模型進行切片和打印路徑規劃，控制打印噴頭在運動的過程中擠出打印原料，通過層層疊加最終形成實物模型。但是現有的通過建立三維數字模型的3D打印技術存在以下局限性：1、現有的通過建立三維數字模型的3D打印技術，由于建立三維模型中往往存在懸空結構，這些結構在打印過程中下方缺少支撐，使得前一層跟現打印層之間連接不足以支撐結構穩定性，造成實物懸空結構變形(如塌陷現象)，進而影響整個實物的打印成型與成型精度。2、現有的通過建立三維數字模型的3D打印技術，也存在使用固態材料作為支撐懸空結構的方法，但是3D打印遇到實物的眾多懸空結構，因高度、形態等的不同，需要不同形狀和大小的固態材料支撐，支撐過程繁雜，并且存在作為支撐結構的固態材料與實物粘結等問題，固態材料不便在實物成型后去除，強行剝離容易損壞實物工件。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術中所存在的通過建立三維數字模型的3D打印懸空結構缺少支撐而變型，或者采用固態材料支撐后不易去除的上述不足，提供一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機及打印方法。為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供了以下技術方案：一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機，包括：打印裝置，用于打印實物；液體支撐裝置，用于打印過程中對所述實物上懸空結構的支撐；控制裝置，用于控制所述打印裝置的工作，同時控制所述液體支撐裝置調節支撐高度來匹配所述打印裝置打印所述懸空結構時的預設打印高度；電源，用于向所述打印裝置、液體支撐裝置和控制裝置提供動力。采用本專利技術這樣的3D打印機，在打印實物上懸空結構時，由于有液體支撐裝置對懸空結構的支撐作用，使得打印懸空結構時前一層跟現打印層之間連接結構穩定，不會造成實物上懸空結構變形，保證整個實物的打印成型與成型精度；同時相對于固態材料支撐，液體支撐裝置能夠滿足對不同形狀和大小的懸空結構的支撐，并且容易與實物剝離。優選地，所述液體支撐裝置包括：液體材料，用于所述打印裝置打印所述懸空結構時，提供浮力支撐所述懸空結構；容器，用于裝載所述液體材料；液泵，用于向所述容器灌入或者抽出所述液體材料來調整所述容器中的液面高度。采用的液體材料為在-10℃到40℃范圍下為液態的鎵銦合金。優選地，所述控制裝置包括：高度傳感器，用于實時檢測所述液體材料的液面高度；控制系統，用于建立三維模型，控制所述打印裝置按照輸入三維路徑程序運動，同時控制所述液泵的工作來調整液面高度，從而匹配所述打印裝置打印所述懸空結構時的預設打印高度。采用這種液面高度可控的方式，便于通過3D打印的方式制造出現有技術無法成形的三維結構。優選地，所述控制系統根據所述高度傳感器檢測的液面高度對比所述打印裝置打印所述懸空結構時預設打印高度，實時控制所述液泵調整液面高度匹配所述預設打印高度。優選地，所述高度傳感器實時獲取液面高度的誤差在±200微米以內。采用這種方式，保證3D打印懸空結構的精度。優選地，所述液體材料的密度大于打印實物所用材料的密度。采用這種方式，提供更大的浮力，保證打印實物的懸空結構時的穩定性。本專利技術還提供了一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印方法，包括上述的3D打印機，其打印方法包括以下步驟：a、建立三維數字模型輸入控制系統并且所述控制系統對所述三維數字模型進行切片和打印路徑規劃；b、在打印裝置打印實物上懸空結構部分時，所述控制系統控制液體材料的液面高度匹配打印所述懸空結構的預設打印高度，利用所述液體材料的浮力支撐所述懸空結構防止其結構變形。c、待打印結束所述實物成型，取出后沖洗其表面附著所述液體材料。采用本專利技術這樣的3D打印方法，能夠有效的支撐打印過程中的懸空結構以讓其不發生形變，從而通過3D打印的方式制造出現有技術無法成型的三維結構；同時相比現有固態材料支撐法存在與實物粘結等問題，極為方便去除，只需待打印成型后從容器中取出，沖洗干凈即可。優選地，所述液體材料裝載于容器中，所述容器連接液泵，所述液泵能夠向所述容器灌入或者抽出所述液體材料，以便控制所述液體材料的液面高度。優選地，控制系統連接高度傳感器檢測所述液體材料的液面高度，所述控制系統根據所述高度傳感器檢測的液面高度對比所述打印裝置預設打印高度，實時控制所述液泵調整液面高度匹配所述預設打印高度。優選地，所述液體材料的密度大于打印實物所用材料的密度。綜上所述，與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術所述的一種3D打印機的有益效果是：運用本專利技術所述的一種3D打印機，在打印實物上懸空結構時，由于有液體支撐裝置對懸空結構的支撐作用，使得打印懸空結構時前一層跟現打印層之間連接結構穩定，不會造成實物上懸空結構變形，保證整個實物的打印成型與成型精度；同時相對于固態材料支撐，液體支撐裝置能夠滿足對不同形狀和大小的懸空結構的支撐，并且容易與實物剝離。本專利技術所述的一種3D打印方法的有益效果是：運用本專利技術所述的一種3D打印方法，能夠有效的支撐打印過程中的懸空結構以讓其不發生形變，從而通過3D打印的方式制造出現有技術無法成型的三維結構；同時相比現有固態材料支撐法存在與實物粘結等問題，極為方便去除，只需待打印成型后從容器中取出，沖洗干凈即可。附圖說明圖1為本專利技術所述的一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機的結構原理圖。圖2為本專利技術所述的一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印方法的工作流程圖。圖中標記：10-打印裝置，11-實物，12-懸空結構，20-液體材料，21-容器，22-液泵，30-高度傳感器，31-控制系統。具體實施方式下面結合試驗例及具體實施方式對本專利技術作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本專利技術上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
技術實現思路
所實現的技術均屬于本專利技術的范圍。實施例1如圖1所示，本專利技術所述的一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機的結構原理圖，包括打印裝置10、實物11、懸空結構12、液體材料20、容器21、液泵22、高度傳感器30和控制系統31。控制系統31連接打印裝置10、液泵22和高度傳感器30；通過控制系統31建立三維數字模型并且對三維數字模型進行切片和打印路徑規劃，來驅動打印裝置10將本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機，其特征在于，包括：打印裝置(10)，用于打印實物(11)；液體支撐裝置，用于打印過程中對所述實物(11)上懸空結構(12)的支撐；控制裝置，用于控制所述打印裝置(10)的工作，同時控制所述液體支撐裝置調節支撐高度來匹配所述打印裝置(10)打印所述懸空結構(12)時的預設打印高度；電源，用于向所述打印裝置(10)、液體支撐裝置和控制裝置提供動力。
【技術特征摘要】
1.一種基于液體浮力支撐打印懸空結構的3D打印機，其特征在于，包括：打印裝置(10)，用于打印實物(11)；液體支撐裝置，用于打印過程中對所述實物(11)上懸空結構(12)的支撐；控制裝置，用于控制所述打印裝置(10)的工作，同時控制所述液體支撐裝置調節支撐高度來匹配所述打印裝置(10)打印所述懸空結構(12)時的預設打印高度；電源，用于向所述打印裝置(10)、液體支撐裝置和控制裝置提供動力。2.根據權利要求1所述的3D打印機，其特征在于，所述液體支撐裝置包括：液體材料(20)，用于所述打印裝置(10)打印所述懸空結構(12)時，提供浮力支撐所述懸空結構(12)；容器(21)，用于裝載所述液體材料(20)；液泵(22)，用于向所述容器(21)灌入或者抽出所述液體材料(20)來調整所述容器(21)中的液面高度。3.根據權利要求1所述的3D打印機，其特征在于，所述控制裝置包括：高度傳感器(30)，用于實時檢測所述液體材料(20)的液面高度；控制系統(31)，用于建立三維模型，控制所述打印裝置(10)按照輸入三維路徑程序運動，同時控制所述液泵(22)的工作來調整液面高度，從而匹配所述打印裝置(10)打印所述懸空結構(12)時的預設打印高度。4.根據權利要求3所述的3D打印機，其特征在于，所述控制系統(31)根據所述高度傳感器(30)檢測的液面高度對比所述打印裝置(10)打印所述懸空結構(12)時預設打印高度，實時控制所述液泵(22)調整液面高度匹配所述預設打印高度。5.根據權利要求3所述的3D打印機，其特征在于，所述高度傳...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳彥秋，劉禹，洪霄，鄧永強，閻海亮，嚴輝，梅軍，劉煥明，
申請(專利權)人：中物院成都科學技術發展中心，
類型：發明
國別省市：四川;51
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