阅读说明：本技术 一种3d四轴打印机及打印方法 (3D four-axis printer and printing method ) 是由 胡俊前 杨群 张宏兵 张睿 张海强 徐学骏 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种3D四轴打印机及打印方法,在现有通用的FDM型3D打印机结构的基础上增加一个旋转轴,旋转轴位于打印平台的下方,并与打印平台固定连接,该轴旋转带动打印平台同时旋转,使得打印平台在原有的沿Y轴方向移动的同时可以进行独立的旋转运动,旋转轴与步进电机通过联轴器连接,步进电机固定于打印机的Y轴上。切片方法是将产品的壁厚部分分成内壁和外壁两个部分,内壁按照产品正常的摆放位置沿高度方向(打印机Z轴方向)分层；然后将产品的三维模型旋转一定的角度,旋转角度的大小根据产品的形状确定,再将外壁按照产品旋转后的位置再沿高度方向(打印机Z轴方向)切片。切片后分别生成各自的打印程序。(The invention discloses a 3D four-axis printer and a printing method, wherein a rotating shaft is added on the basis of the structure of the existing universal FDM type 3D printer, the rotating shaft is positioned below a printing platform and is fixedly connected with the printing platform, the shaft rotates to drive the printing platform to rotate simultaneously, so that the printing platform can perform independent rotating motion while moving along the Y-axis direction, the rotating shaft is connected with a stepping motor through a coupler, and the stepping motor is fixed on the Y-axis of the printer. The slicing method is that the wall thickness part of the product is divided into an inner wall and an outer wall, and the inner wall is layered along the height direction (Z-axis direction of the printer) according to the normal placement position of the product; and then, rotating the three-dimensional model of the product by a certain angle, determining the size of the rotating angle according to the shape of the product, and slicing the outer wall along the height direction (the Z-axis direction of the printer) according to the rotated position of the product. After slicing, each print program is generated.)

一种3D四轴打印机及打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种新的3D打印工艺以及确保该工艺得以实施的切片方法和机械结构。

背景技术

传统FDM型3D打印机的运动方式是三轴运动，即打印喷头沿X轴和Z轴方向的往复移动、打印平台沿Y轴方向的往复移动。

3D打印的流程主要包括两个部分，首先使用软件对打印件的数字三维模型进行切片处理，并生成打印程序，由3D打印机根据生成的打印程序打印实体产品。传统的切片方法是采用单向切片模式，即沿高度方向(打印机Z轴正方向) 上将打印产品的三维模型分成一定的层数，并生成打印程序由3D打印件分层打印，逐层堆叠，最后形成实体产品。其缺点存在于两个方面，一是由于层与层之间的粘接力比较弱，所以打印出来的产品的整体强度差，影响3D打印产品的实际的使用；二是对于有斜面和弯管型的产品，打印时需要大量的支撑，不仅使打印时间延长，打印效率低，同时由于支撑的存在，不仅浪费材料，而且在去掉支撑后，影响零件的表明粗糙度。

因此，如何提高产品的整体强度，增强产品的实用性，提高3D打印效率质量，降低生产成本，是3D打印技术的应用领域中急需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种新的切片方法，为适应这种新的切片方法，提供一种新的3D打印机的结构。

对于有强度要求的产品，本发明提供的切片方法是将产品的壁厚部分分成内壁和外壁两个部分，内壁按照产品正常的摆放位置沿高度方向(打印机Z轴方向)分层；然后将产品的三维模型旋转一定的角度，旋转角度的大小根据产品的实际形状确定，再将外壁按照产品旋转后的位置再沿高度方向(打印机Z轴方向) 切片。切片后分别生成各自的打印程序。

对于弯管类产品，本发明提供的切片方法是将将产品沿长度方向分成三个部分，分别为第一直线部分7、弯曲部分8、第二直线部分9。切片过程为直线部分1沿高度方向(打印机Z轴方向)分层切片；弯曲部分也按打印机Z轴方向分层切片，但是每切一层，将产品数字模型旋转0.2～0.5°(较大大小取决于弯管径向尺寸)，直到总的旋转角度等于弯管的时间弯曲角度；第二直线部分9在旋转后的位置上沿打印机Z轴方向分层切片。切片后分别生成各自的打印程序。

为使得上述的打印程序能够打印出合格的产品，本发明在现有通用的 FDM型3D打印机结构的基础上增加一个旋转轴，实现上述切片中的旋转要求。旋转轴位于打印平台的下方，并与打印平台固定连接，该轴旋转是带动打印平台同时旋转，使得打印平台在原有的沿Y轴方向移动的同时可以进行独立的旋转运动，旋转轴与步进电机通过联轴器连接，步进电机固定于打印机的Y轴上。

有益效果

1、是传统i3的改良，制作很简单。

2、同样的材料，通过制作工艺的不同使得打印物体的强度得到了提高。

3、在打印一些复杂角度模型时，节约材料符合可再生能源发展。

4、打印常规物体时候整体强度较之前高。

5、打印弯管或其他因角度原因需要添加支撑的模型时候不再需要支撑。

附图说明

图1为本发明四轴打印机模型结构图。图中：1-X轴、2-Z轴、3-Y轴、4- 打印平台、5-旋转轴机、6-打印喷头。

图2为弯管产品的结构示意图。

具体实施方式

为充分描述本发明技术方案，以下结合附图具体说明。

如图1为本发明四轴打印机模型结构图。与常规的FDM3D打印机的结构一样，本发明打印机的主要运动部件包括X轴1、Z轴2、Y轴3、打印平台4和打印喷头6组成。但是与常规的FDM3D打印机的结构不一样的是，本发明打印机增加了一个旋转轴机构5，该旋转机构的旋转轴位于打印平台的下方，并与打印平台固定连接，该轴旋转是带动打印平台同时旋转，使得打印平台在原有的沿Y 轴方向移动的同时可以进行独立的旋转运动，旋转轴与步进电机通过联轴器连接，步进电机固定于打印机的Y轴上。

对于弯管类产品，本发明提供的切片方法是将将产品沿长度方向分成三个部分，分别为第一直线部分7、弯曲部分8、第二直线部分9。切片过程为直线部分1沿高度方向(打印机Z轴方向)分层切片；弯曲部分也按打印机Z轴方向分层切片，但是每切一层，将产品数字模型旋转0.2～0.5°(较大大小取决于弯管径向尺寸)，直到总的旋转角度等于弯管的时间弯曲角度；第二直线部分9在旋转后的位置上沿打印机Z轴方向分层切片。切片后分别生成各自的打印程序交由本发明的打印机打印。