一种结晶聚合物工件的3D打印方法和装置与流程

一种结晶聚合物工件的3d打印方法和装置
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，尤指一种结晶聚合物工件的3d打印方法和装置。


背景技术：

2.现有的对于需要支撑结构的3d打印聚合物方案基本上分为以下两种，一是使用单喷头用本体材料作为支撑，二是使用双喷头和选择额外支撑材料。
3.现有的方案会存在以下缺陷：选择使用单喷头和本体材料作为支撑的方案，由于材料本体之间的粘接力较强，打印出来的样件很难剥除掉支撑。而采用双喷头和额外支撑材料的方案，两个喷头会存在xyz坐标上的误差，这部分误差可以通过调平校准来降低，但是无法避免。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术实现的：
5.本发明提供一种结晶聚合物工件的3d打印方法，包括：
6.将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数；
7.将支撑结构的打印喷头设置为虚拟喷头，并更改所述虚拟喷头的工艺参数为支撑结构虚拟打印参数；
8.当切片后，将所述虚拟喷头中所述支撑结构虚拟打印参数转换为支撑结构主喷头打印文件；
9.通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件，和/或，基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构。
10.进一步优选地，所述通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构，包括：
11.当所述切片后的模型层中包含所述支撑结构时，将所述支撑结构主喷头打印文件转换为支撑结构主喷头打印参数；
12.通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构；
13.其中，所述支撑结构的状态为结晶状态。
14.进一步优选地，所述通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件，包括：
15.当切片后的模型层包含所述结晶聚合物工件时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件；
16.其中，所述结晶聚合物工件的状态为非晶状态。
17.进一步优选地，所述通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件和基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构，包括：
18.当切片后的同一模型层包含所述结晶聚合物工件和所述支撑结构时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件；
19.通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构。
20.进一步优选地，在所述将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数之前，还包括：
21.在切片软件中选择双喷头打印机，将所述双喷头打印机的打印材料设置为同一材料。
22.一种结晶聚合物工件的3d打印装置，包括：
23.第一更改模块，用于将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数；
24.第二更改模块，用于将支撑结构的打印喷头设置为虚拟喷头，并更改所述虚拟喷头的工艺参数为支撑结构虚拟打印参数；
25.转换模块，用于当切片后，将所述虚拟喷头中所述支撑结构虚拟打印参数转换为支撑结构主喷头打印文件；
26.打印模块，用于通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件，和/或，基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构。
27.进一步优选地，所述打印模块，用于：
28.当所述切片后的模型层中包含所述支撑结构时，将所述支撑结构主喷头打印文件转换为支撑结构主喷头打印参数；
29.通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构；
30.其中，所述支撑结构的状态为结晶状态。
31.进一步优选地，所述打印模块，用于：
32.当切片后的模型层包含所述结晶聚合物工件时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件；
33.其中，所述结晶聚合物工件的状态为非晶状态。
34.进一步优选地，所述打印模块，用于：
35.当切片后的同一模型层包含所述结晶聚合物工件和所述支撑结构时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件；
36.通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构。
37.进一步优选地，还包括：
38.设置模块，用于在切片软件中选择双喷头打印机，将所述双喷头打印机的打印材料设置为同一材料。
39.本发明提供的一种结晶聚合物工件的3d打印方法和装置至少具有以下有益效果：通过本发明在打印结晶聚合物时候采用单喷头打印支撑和本体模型，对于支撑材料和模型
材料使用不同的打印工艺，使得支撑结构和本体结构表现出两种不同的结晶状态，这样支撑结构与本体结构间的粘接较弱，达到很好地剥除支撑结构、提高打印质量的目的，同时又消除了双喷头打印支撑和模型带来的坐标位置上的误差。
附图说明
40.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种结晶聚合物工件的3d打印方法和装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
41.图1是本发明中一种结晶聚合物工件的3d打印方法的一个实施例的示意图；
42.图2是本发明中3d打印的示意图；
43.图3是本发明中一种结晶聚合物工件的3d打印方法的一个实施例的示意图；
44.图4是本发明中一种结晶聚合物工件的3d打印方法的一个实施例的示意图；
45.图5是本发明中一种结晶聚合物工件的3d打印方法的一个实施例的示意图；
46.图6是本发明中一种结晶聚合物工件的3d打印装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
47.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
48.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
49.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
50.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
51.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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他的附图，并获得其他的实施方式。
53.实施例一
54.本发明的一个实施例，如图1所示，一种结晶聚合物工件的3d打印方法，包括：
55.s100将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数。
56.具体的，本实施例中的结晶聚合物是指需要支撑结构的结晶聚合物，通过本实施
例的方法能够使得支撑结构和结晶聚合物工件的本提结构粘接较弱，达到很好地剥除支撑结构的效果。
57.其中，主喷头为双喷头中的用于打印的喷头，虽然此处在切片前设置工艺参数时使用双喷头，其实在实际打印过程中只使用了主喷头，因此本实施例是单喷头进行结晶聚合物工件的3d打印。
58.s200将支撑结构的打印喷头设置为虚拟喷头，并更改所述虚拟喷头的工艺参数为支撑结构虚拟打印参数。
59.在本实施例中，虚拟喷头是指双喷头中不用于打印的喷头，支撑材料选择虚拟喷头，更改虚拟喷头的工艺参数，保证此喷头打印出的支撑结构样件为结晶状态。
60.s300当切片后，将所述虚拟喷头中所述支撑结构虚拟打印参数转换为支撑结构主喷头打印文件。
61.s400通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件，和/或，基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构。
62.具体的，如图2所示，3d打印结晶聚合物的过程是将结晶聚合物通过喷头加热装置熔融，然后将熔融的聚合物通过喷头挤出至打印平台的预定位置，使形状得以固定，形成已打印层，下一层打印通过将熔融的聚合物通过喷头挤出至上一层，下一层的熔融聚合物会暂时融化上一层结构，通过链段运动使得上一层链段与下一层缠绕粘接在一起，如此反复，直到完成3d工件的打印。具体粘接原理见图2。
63.基于以上原理，可以得知，3d打印工件的粘接力与上一层熔融的能力(分子链活性)和下一层能够被熔融的能力(分子链活性)有主要关系。
64.对于结晶聚合物，如果上一层呈非晶状态，则其很容易被上一层熔融的聚合物所熔融而形成良好的粘接力；而如果上一层呈结晶状态，则其很难被下一层熔融的聚合物所熔融，下一层的分子链很难与下一层分子链缠绕粘接，因此其表现出来的现象为两层之间粘接力较弱。
65.综合以上原理和我们的使用的3d打印结晶聚合物方法，可以保证单喷头打印出来的工件的本体结构呈现非晶状态，支撑结构呈现结晶状态。这样打印出来的模型结构和支撑结构之间粘接力会很弱，可以达到很容易剥除的目的。同时，此方法是使用单喷头打印，避免了双喷头打印的校准的误差，保证了精度。
66.实施例二
67.基于上述实施例，在本实施例中与上述实施例相同的部分就不一一赘述了，本实施例提供一种结晶聚合物工件的3d打印方法，如图3所示，包括：
68.s100将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数。
69.具体的，本实施例中的结晶聚合物是指需要支撑结构的结晶聚合物，通过本实施例的方法能够使得支撑结构和结晶聚合物工件的本提结构粘接较弱，达到很好地剥除支撑结构的效果。
70.其中，主喷头为双喷头中的用于打印的喷头，虽然此处在切片前设置工艺参数时使用双喷头，其实在实际打印过程中只使用了主喷头，因此本实施例是单喷头进行结晶聚合物工件的3d打印。
71.s200将支撑结构的打印喷头设置为虚拟喷头，并更改所述虚拟喷头的工艺参数为支撑结构虚拟打印参数。
72.在本实施例中，虚拟喷头是指双喷头中不用于打印的喷头，支撑材料选择虚拟喷头，更改虚拟喷头的工艺参数，保证此喷头打印出的支撑结构样件为结晶状态。
73.s300当切片后，将所述虚拟喷头中所述支撑结构虚拟打印参数转换为支撑结构主喷头打印文件。
74.步骤s400中所述通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构，包括：
75.s401当所述切片后的模型层中包含所述支撑结构时，将所述支撑结构主喷头打印文件转换为支撑结构主喷头打印参数。
76.s402通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构。
77.其中，所述支撑结构的状态为结晶状态。
78.具体的，在切片后将虚拟喷头工作的代码转为主喷头代码导出为打印机可打印文件。如此，后续可通过该主喷头打印支撑体和工件本体。
79.示例性的，在切片后的模型层中，可能只有支撑结构需要打印，如此将支撑结构主喷头打印文件转换为支撑结构主喷头打印参数，以供主喷头对这一模型层的支撑结构进行打印。
80.实施例三
81.基于上述实施例，在本实施例中与上述实施例相同的部分就不一一赘述了，本实施例提供一种结晶聚合物工件的3d打印方法，如图4所示，包括：
82.s100将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数。
83.具体的，本实施例中的结晶聚合物是指需要支撑结构的结晶聚合物，通过本实施例的方法能够使得支撑结构和结晶聚合物工件的本提结构粘接较弱，达到很好地剥除支撑结构的效果。
84.其中，主喷头为双喷头中的用于打印的喷头，虽然此处在切片前设置工艺参数时使用双喷头，其实在实际打印过程中只使用了主喷头，因此本实施例是单喷头进行结晶聚合物工件的3d打印。
85.s200将支撑结构的打印喷头设置为虚拟喷头，并更改所述虚拟喷头的工艺参数为支撑结构虚拟打印参数。
86.在本实施例中，虚拟喷头是指双喷头中不用于打印的喷头，支撑材料选择虚拟喷头，更改虚拟喷头的工艺参数，保证此喷头打印出的支撑结构样件为结晶状态。
87.s300当切片后，将所述虚拟喷头中所述支撑结构虚拟打印参数转换为支撑结构主喷头打印文件。
88.步骤s400中所述通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件，包括：
89.s403当切片后的模型层包含所述结晶聚合物工件时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件。
90.其中，所述结晶聚合物工件的状态为非晶状态。
91.示例性的，在切片后的模型层中，可能只有结晶聚合物工件本提需要打印，如此结晶聚合物工件主喷头打印参数，以供主喷头对这一模型层的结晶聚合物工件进行打印。
92.实施例四
93.基于上述实施例，在本实施例中与上述实施例相同的部分就不一一赘述了，本实施例提供一种结晶聚合物工件的3d打印方法，如图5所示，包括：
94.在步骤s100所述将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数之前，还包括：
95.在切片软件中选择双喷头打印机，将所述双喷头打印机的打印材料设置为同一材料。
96.s100将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数。
97.具体的，本实施例中的结晶聚合物是指需要支撑结构的结晶聚合物，通过本实施例的方法能够使得支撑结构和结晶聚合物工件的本提结构粘接较弱，达到很好地剥除支撑结构的效果。
98.其中，主喷头为双喷头中的用于打印的喷头，虽然此处在切片前设置工艺参数时使用双喷头，其实在实际打印过程中只使用了主喷头，因此本实施例是单喷头进行结晶聚合物工件的3d打印。
99.s200将支撑结构的打印喷头设置为虚拟喷头，并更改所述虚拟喷头的工艺参数为支撑结构虚拟打印参数。
100.在本实施例中，虚拟喷头是指双喷头中不用于打印的喷头，支撑材料选择虚拟喷头，更改虚拟喷头的工艺参数，保证此喷头打印出的支撑结构样件为结晶状态。
101.s300当切片后，将所述虚拟喷头中所述支撑结构虚拟打印参数转换为支撑结构主喷头打印文件。
102.步骤s400中所述通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件和基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构，包括：
103.s404当切片后的同一模型层包含所述结晶聚合物工件和所述支撑结构时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件。
104.s405通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构。
105.具体的，将文件导入3d打印机打印。切片后将虚拟喷头工作的代码转为主喷头代码导出为打印机可打印文件。如此，后续可通过该主喷头打印支撑体和本体。具体的，即使在同一层打印中既有支撑体结构，又有本体结构的情况下，则主喷头只需根据可打印文件切换至相应的工艺参数即可。
106.上述所说的更改喷头工艺参数，该工艺参数未做限定，只要是影响喷头打印出的样件是结晶状态或者非晶状态的工艺参数均可。比如：设置主喷头的风扇功率为额定的最大功率，即100％，设置虚拟喷头的风扇功率为0。
107.实施例五
108.基于上述实施例，在本实施例中与上述实施例相同的部分就不一一赘述了，本实施例提供一种结晶聚合物工件的3d打印装置，如图6所示，包括：
109.第一更改模块100，用于将结晶聚合物工件的打印喷头设置为主喷头，并更改所述主喷头的工艺参数为结晶聚合物工件主喷头打印参数。
110.第二更改模块200，用于将支撑结构的打印喷头设置为虚拟喷头，并更改所述虚拟喷头的工艺参数为支撑结构虚拟打印参数。
111.转换模块300，用于当切片后，将所述虚拟喷头中所述支撑结构虚拟打印参数转换为支撑结构主喷头打印文件。
112.打印模块400，用于通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数打印所述结晶聚合物工件，和/或，基于所述支撑结构主喷头打印文件打印支撑结构。
113.所述打印模块，用于：当所述切片后的模型层中包含所述支撑结构时，将所述支撑结构主喷头打印文件转换为支撑结构主喷头打印参数；通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构；其中，所述支撑结构的状态为结晶状态。
114.所述打印模块，用于：
115.当切片后的模型层包含所述结晶聚合物工件时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件；
116.其中，所述结晶聚合物工件的状态为非晶状态。
117.所述打印模块，用于：
118.当切片后的同一模型层包含所述结晶聚合物工件和所述支撑结构时，通过所述主喷头基于所述结晶聚合物工件主喷头打印参数，打印切片后的模型层中的结晶聚合物工件；通过所述主喷头基于所述支撑结构主喷头打印参数，打印所述模型层中的支撑结构。
119.设置模块，用于在切片软件中选择双喷头打印机，将所述双喷头打印机的打印材料设置为同一材料。
120.通过本发明在打印结晶聚合物时候采用单喷头打印支撑和本体模型，对于支撑材料和模型材料使用不同的打印工艺，使得支撑结构和本体结构表现出两种不同的结晶状态，这样支撑结构与本体结构间的粘接较弱，达到很好地剥除支撑结构、提高打印质量的目的，同时又消除了双喷头打印支撑和模型带来的坐标位置上的误差。
121.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
122.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
123.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以
对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
124.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
125.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
126.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
127.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。