【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及3d打印，尤其是一種在線無級變截面3d打印方法及其配套噴頭結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、3d打印(three-dimensional?printing)，即快速成型技術(shù)(rapid?prototypetechnique)，是增材制造(additive?manufacturing)的一種方式。與傳統(tǒng)減材制造、等材制造不同，它以數(shù)字化文件為基礎(chǔ)，運用金屬或陶瓷粉末、聚合物漿料甚至是生物組織等材料，層層堆疊打印來構(gòu)造物體。3d打印存在不同的方式，它們的不同在于所用材料，以及材料的使用方式，其中fdm(fused?deposition?modeling熔融沉積成型),diw(墨水直寫打印技術(shù))等材料擠出式的3d打印方法就是將三維模型導(dǎo)入切片軟件獲取打印路徑，通過氣壓、活塞、螺桿閥等驅(qū)動力，將漿料通過噴頭擠出，在指定路徑上層層堆疊來構(gòu)型。材料擠出3d打印材料適應(yīng)范圍廣，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、航天、能源等領(lǐng)域。
2、但當(dāng)有不同粗細線條需求時，要更換不同粗細的針管，或者使用多噴頭切換，它們的粗細變化是突然的、不流暢的，如果要連在一起是不緊密的；或者通過打印氣壓、移動速度等打印參數(shù)調(diào)節(jié)，它的粗細變化是連續(xù)的但存在打印極限，超出范圍后會出現(xiàn)打印不連續(xù)或者不穩(wěn)定現(xiàn)象；且傳統(tǒng)的3d打印線條截面都是圓形，線條之間的接觸小，粘附性差，且有較大的孔隙率，影響幾何精度、構(gòu)型能力和力學(xué)性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，提供一種在線無級變截面3d打印方法及其配套的結(jié)構(gòu)合理
2、本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案如下：
3、一種在線無級變截面3d打印方法，出料截面具備如下調(diào)節(jié)狀態(tài)：
4、在出料過程中，保持恒定的出料截面，
5、或在出料過程中，勻速或變速增大、減小出料截面，
6、或在出料動作之前，突變調(diào)整出料截面，
7、出料截面的調(diào)節(jié)動作，通過外界電機帶動出料截面的組合零件相對運動實現(xiàn)。
8、作為上述技術(shù)方案的進一步改進：
9、包括如下步驟：
10、第一步：建立三維模型；
11、第二步：利用配套軟件切片，完成路徑規(guī)劃、工藝參數(shù)變化；
12、第三步：根據(jù)路徑規(guī)劃，控制噴頭三坐標(biāo)運動和噴口開合，實現(xiàn)在線無級變截面尺寸打印，或?qū)崿F(xiàn)在線突變截面尺寸打印，或?qū)崿F(xiàn)固定線寬打印。
13、用于曲面打印時，打印步驟如下：
14、第一步：確定待打印的曲面區(qū)域，計算待打印曲面的斜率變化；
15、第二步：根據(jù)第一步的斜率變化，推導(dǎo)線條擬合曲面輪廓獲取線寬變化率，導(dǎo)入配套軟件，完成路徑規(guī)劃；
16、第三步：根據(jù)路徑規(guī)劃控制噴口大小與打印參數(shù)，實現(xiàn)光滑的曲面打印。
17、用于斜面打印時，打印步驟如下：
18、第一步：確定待打印的斜面區(qū)域，計算待打印面的整體斜率；
19、第二步：根據(jù)第一步所得斜率，推導(dǎo)變截面擠出物料的首尾兩端截面大小，將兩端截面的理論尺寸導(dǎo)入配套軟件，完成路徑規(guī)劃；
20、第三步：驅(qū)動打印設(shè)備，噴口從最大尺寸開始出料，出料過程中逐步縮小出料口尺寸，直至出料口尺寸縮小至第二步所得最小端面尺寸；或噴口從最小尺寸開始出料，出料過程中逐步增大出料口尺寸，直至出料口尺寸增大至第二步所得的最大端面尺寸，
21、其中，通過打印面斜率求得變截面擠出物料的首尾兩端截面大小的過程如下：
22、在斜面的斜線兩端延長出兩條相互垂直的線，形成直角三角形，此時通過正切函數(shù)和預(yù)期的橫向水平長度，求得縱向的尺寸，其中縱向尺寸理論上能夠縮小至趨于0。
23、固定線寬打印時，打印步驟如下：控制噴頭開合，至預(yù)期線寬；配合打印參數(shù)實現(xiàn)固定線寬打印。
24、用于區(qū)域打印填充或變徑填充，區(qū)域打印填充的步驟如下：
25、第一步：建立三維模型，劃分精細打印區(qū)域和一般打印區(qū)域；
26、第二步：導(dǎo)入配套軟件，計算各區(qū)域所需線條寬度，完成路徑規(guī)劃；
27、第三步：驅(qū)動打印設(shè)備，細線條打印精細打印區(qū)，粗線條打印一般打印區(qū)，不同區(qū)域通過無級截面尺寸變化過渡；
28、單區(qū)打印填充時，計算單區(qū)區(qū)域所需線條寬度，完成路徑規(guī)劃后，按預(yù)期線寬進行打印；
29、變徑打印填充時，線條粗細、打印參數(shù)根據(jù)預(yù)期需求調(diào)整變化。
30、填充面為致密填充或網(wǎng)格填充，網(wǎng)格填充通過線條粗細變化來控制網(wǎng)格各區(qū)域性能梯度，一般來說，能調(diào)控的性能包括：力學(xué)性能、電性能、生物組織錨定、化學(xué)性能等。
31、一種在線無級變截面3d打印方法配套的噴頭結(jié)構(gòu)，包括支撐板，所述支撐板上設(shè)有傳動組件，傳動組件帶動有活動出料組件，
32、所述傳動組件包括主動軸、被主動軸帶動的若干從動齒輪；所述主動軸與外界動力源相接，
33、所述活動出料組件包括被從動齒輪帶動的葉根，葉根上延伸出活動插板，活動插板環(huán)形陣列設(shè)置，圍攏形成出料空間；出料空間隨活動插板的轉(zhuǎn)動而改變出料空間截面尺寸大小。
34、作為上述技術(shù)方案的進一步改進：
35、所述葉根旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)置；每個葉根包括兩條相交的直線棱邊，相鄰兩葉根之間的直線棱邊處相互平行；
36、活動插板安裝在葉根的直線棱邊處，每個活動插板包括與葉根的兩條直線棱邊相接觸的安裝邊，在安裝邊背離支撐板一側(cè)延伸出楔形的板體，板體面向支撐板中垂線的一側(cè)為平行于該中垂線的平面。
37、本專利技術(shù)的有益效果如下：
38、本專利技術(shù)可以在同一條線條上實現(xiàn)截面尺寸的在線無級變化，且不同于現(xiàn)有的多噴頭尺寸切換的方式，不用停機更換噴頭，線條截面大小的變化是連續(xù)的，無級的，大尺寸范圍的，能夠形成跨尺度結(jié)構(gòu)和功能梯度結(jié)構(gòu)以及表面質(zhì)量更好的結(jié)構(gòu)，同時運行效率更高；
39、其配套噴頭結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，將開口截面的形狀設(shè)置為方形，方形截面較圓形截面，線條之間的接觸面積大，黏附性好，干燥后收縮率小且打印的構(gòu)件孔隙率更小，有著更好的力學(xué)性能與構(gòu)型能力；
40、運用該方法實現(xiàn)曲面打印的加工方式，即通過配套的切片軟件進行路徑規(guī)劃，利用上述打印方式實現(xiàn)曲面打印變截面線條，使線條層層堆疊從而擬合曲面輪廓；這種方法打印的曲面輪廓更加光滑。
41、運用該方法實現(xiàn)大范圍變線寬的穩(wěn)定打印，即通過噴頭開口大小的開合配合打印參數(shù)擠出大范圍變線寬線條，有著更大的可打印窗口，且噴頭開合配合打印參數(shù)控制線寬的方法可以減少出模膨脹對打印精度的影響，實現(xiàn)大范圍變線寬的穩(wěn)定打印，保證打印精度。
42、運用該方法實現(xiàn)分區(qū)打印的加工方式，即構(gòu)件精度要求高的地方使用細線條打印，在構(gòu)件精度要求低的地方使用粗線條打印；細線條打印的構(gòu)件幾何精度高，形貌分辨率高，力本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種在線無級變截面3D打印方法，其特征在于，出料截面具備如下調(diào)節(jié)狀態(tài)：
2.如權(quán)利要求1所述的在線無級變截面3D打印方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.如權(quán)利要求2所述的在線無級變截面3D打印方法，其特征在于，用于曲面打印時，打印步驟如下：
4.如權(quán)利要求2所述的在線無級變截面3D打印方法，其特征在于：用于斜面打印時，打印步驟如下：
5.如權(quán)利要求2所述的在線無級變截面3D打印方法，其特征在于：固定線寬打印時，打印步驟如下：控制噴頭開合，至預(yù)期線寬；配合打印參數(shù)實現(xiàn)固定線寬打印。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項所述的在線無級變截面3D打印方法，其特征在于，用于區(qū)域打印填充或變徑填充，區(qū)域打印填充的步驟如下：
7.如權(quán)利要求6所述的在線無級變截面3D打印方法，其特征在于，填充面為致密填充或網(wǎng)格填充，網(wǎng)格填充的線條具備粗細變化。
8.一種在線無級變截面3D打印方法配套的噴頭結(jié)構(gòu)，包括支撐板(1)，其特征在于：所述支撐板(1)上設(shè)有傳動組件(2)，傳動組件(2)帶動有活動出料組件(3)，
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