本發(fā)明涉及3d打印，尤指一種3d打印支撐及3d打印方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著材料科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷進(jìn)步，3d打印技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展；其作為一種快速成型技術(shù)，因生產(chǎn)周期短、制造成本低、材料利用率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域。

2、眾所周知，由于3d打印采用“自下而上”的打印順序，使得打印具有懸空結(jié)構(gòu)的模型時(shí)，需要在模型懸空處加設(shè)打印支撐，模型懸空結(jié)構(gòu)打印在打印支撐上，并在打印結(jié)束后，將打印支撐從模型上剝離。目前，為保證打印支撐的可剝離性，相關(guān)技術(shù)中的打印支撐大多包括自下而上依次設(shè)置的較為稀疏脆弱的底部支撐體、較為致密結(jié)實(shí)的中間支撐體以及較為稀疏脆弱的頂部支撐體；并且，為縮短打印支撐的打印時(shí)長(zhǎng)，底部支撐體的打印高度常設(shè)置為大于中間支撐體及頂部支撐體的高度。

3、然而，采用上述打印支撐結(jié)構(gòu)，由于底部支撐體高度方向的尺寸大、而填充密度低、較為脆弱，使得相應(yīng)打印支撐易于底部支撐體與打印平臺(tái)的連接處脫落或倒塌，相應(yīng)打印支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；并且，稀疏的頂部支撐體使得模型被支撐面的質(zhì)量下降，模型成品率較低，存在待改進(jìn)之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種3d打印支撐及3d打印方法，用以在兼具良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、打印完成后的易剝離性的同時(shí)，提升模型被支撐面的質(zhì)量，進(jìn)而提升模型成品率。

2、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種3d打印支撐，包括：

4、支撐主體，設(shè)置為模型材料主體；

5、上支撐皮膚層，印制于所述支撐主體的頂面，所述上支撐皮膚層設(shè)置為輔助材料皮膚層；

6、所述支撐主體的填充率遠(yuǎn)小于所述上支撐皮膚層的填充率，且所述支撐主體的高度尺寸遠(yuǎn)大于所述上支撐皮膚層。

7、通過(guò)本發(fā)明提供的一種3d打印支撐，使用模型材料打印支撐主體，使用輔助材料打印上支撐皮膚層，自下而上依次打印低填充率的支撐主體與高填充率的上支撐皮膚層形成該3d打印支撐，并設(shè)置支撐主體的填充率遠(yuǎn)小于上支撐皮膚層的填充率；一方面，由于異材之間的粘接性一般比同材之間弱，且異材打印的3d打印支撐與模型之間一般可以不設(shè)置間隙，選擇與模型材料的粘接性適中的輔助材料打印上支撐皮膚層，方便打印結(jié)束后3d打印支撐整個(gè)的從模型上剝離，有效保證打印完成后3d打印支撐的易剝離性，顯著提升模型被支撐面的質(zhì)量，降低模型被支撐面的損壞概率；同時(shí)，上支撐皮膚層設(shè)置為高填充率，使其遠(yuǎn)大于支撐主體的填充率，使上支撐皮膚層充分接觸支撐主體與模型被支撐面，有效提升模型被支撐面的光潔度，保證模型被支撐面的打印質(zhì)量；同時(shí)，也有助于提升上支撐皮膚層與支撐主體之間的連接強(qiáng)度，從而提升該3d打印支撐整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。除此以外，設(shè)置支撐主體的高度尺寸遠(yuǎn)大于上支撐皮膚層的高度尺寸，由于支撐主體的填充率低，有效縮短該3d打印支撐的打印時(shí)間。

8、并且，由于模型材料熱軟化點(diǎn)高，采用模型材料打印的支撐主體作為該3d打印支撐的主要部分，使得支撐主體在打印過(guò)程中不易受熱彎曲，有效降低該3d打印支撐在z向上的受熱彎曲程度，保證其整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提升其對(duì)模型的支撐穩(wěn)定性。此外，如此設(shè)置，也使得該3d打印支撐能夠在高腔室溫度下使用，有效擴(kuò)大該3d打印支撐打印方案的適用范圍，增強(qiáng)其實(shí)用性。

9、在一些實(shí)施方式中，還包括上支撐接觸面層，所述上支撐接觸面層印制于所述支撐主體與所述上支撐皮膚層之間；

10、所述支撐主體的填充率遠(yuǎn)小于所述上支撐接觸面層，且所述支撐主體的高度尺寸遠(yuǎn)大于所述上支撐接觸面層；

11、所述上支撐接觸面層為模型材料面層。

12、通過(guò)本發(fā)明提供的一種3d打印支撐，使用模型材料打印上支撐接觸面層，通過(guò)高填充率的上支撐接觸面層連接支撐主體與上支撐皮膚層，由于上支撐接觸面層填充率高，且與支撐主體為同材打印，二者之間連接強(qiáng)度高；而上支撐接觸面層與上支撐皮膚層均為高填充率結(jié)構(gòu)，雖為異材打印，但二者接觸充分，粘接強(qiáng)度亦高，從而有效保證支撐主體與上支撐皮膚層之間的穩(wěn)定連接，進(jìn)一步提升該3d打印支撐的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

13、在一些實(shí)施方式中，還包括下支撐皮膚層，印制于所述支撐主體的底面；

14、所述支撐主體的填充率遠(yuǎn)小于所述下支撐皮膚層的填充率，且所述支撐主體的高度尺寸遠(yuǎn)大于所述下支撐皮膚層

15、所述下支撐皮膚層為輔助材料皮膚層。

16、通過(guò)本發(fā)明提供的一種3d打印支撐，實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)該3d打印支撐印制于模型面上時(shí)，輔助材料打印的具有高填充率的下支撐皮膚層印制于模型面上，一方面，有助于保證模型面的光滑度，提升模型表面質(zhì)量及成品率；另一方面，由于下支撐皮膚層與模型采用異材打印，有助于提升該3d打印支撐自模型面上剝離的便捷性，進(jìn)一步保證模型面處的表面質(zhì)量。同時(shí)，由于下支撐皮膚層設(shè)置為高填充率，也有助于提升該3d打印支撐在模型面或打印平臺(tái)上的支撐穩(wěn)定性。

17、在一些實(shí)施方式中，還包括下支撐接觸面層與下支撐皮膚層，所述下支撐接觸面層印制于所述支撐主體的底面，所述下支撐皮膚層印制于所述下支撐接觸面層的底面；

18、所述下支撐接觸面層為模型材料面層，所述下支撐皮膚層為輔助材料皮膚層；

19、所述支撐主體的填充率遠(yuǎn)小于所述下支撐接觸面層與所述下支撐皮膚層的填充率，且所述支撐主體的高度尺寸遠(yuǎn)大于所述下支撐接觸面層與下支撐皮膚層。

20、通過(guò)本發(fā)明提供的一種3d打印支撐，使用模型材料打印支撐本體與下支撐接觸面層，由于是同材打印，二者粘接牢固；當(dāng)使用輔助材料打印的下支撐皮膚層印制于下支撐接觸面層底面時(shí)，由于下支撐接觸面層、下支撐皮膚層的打印填充率高，二者接觸充分，有助于保證下支撐皮膚層與支撐本體的粘接強(qiáng)度，穩(wěn)定提升該3d打印支撐的整體性。

21、在一些實(shí)施方式中，所述上支撐接觸面層與所述下支撐接觸面層的填充率同所述上支撐皮膚層與所述下支撐皮膚層的填充率相同。

22、通過(guò)本發(fā)明提供的一種3d打印支撐，設(shè)置上支撐接觸面層與上支撐皮膚層的填充率相同，設(shè)置下支撐接觸面層與下支撐皮膚層的填充率相同，有助于上支撐接觸面層與上支撐皮膚層之間充分粘接，下支撐接觸面層與下支撐皮膚層之間充分粘接，進(jìn)而提升該3d打印支撐的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保證其功能性。

23、在一些實(shí)施方式中，所述支撐主體的填充率為15％-25％；

24、所述上支撐皮膚層、所述下支撐皮膚層、所述上支撐接觸面層與所述下支撐接觸面層的填充率均為100％。

25、在一些實(shí)施方式中，所述支撐主體設(shè)置為zigzag型支撐主體。

26、通過(guò)本發(fā)明提供的一種3d打印支撐，設(shè)置上支撐接觸面層、下支撐接觸面層的填充率同上支撐皮膚層、下支撐皮膚層的填充率相同，且均為100％填充，有效保證該3d打印支撐各層間的充分粘接、保證該3d打印支撐整體的穩(wěn)定性。同時(shí)，設(shè)置高度尺寸最大的支撐主體的填充率為15％-25％，并呈zigzag型走線，一方面，低密度的走線形式，有效縮短該3d打印支撐的打印時(shí)間；同時(shí)，zigzag型的走線方式便于對(duì)該3d打印支撐進(jìn)行整體拆除，進(jìn)而減少該3d打印支撐拆除時(shí)損傷模型的情況發(fā)生，有效保證相應(yīng)模型的成品率。

27、另一方面，本發(fā)明還提供一種3d打印方法，在打印模型的懸空部分前，還包括支撐件打印步驟，所述支撐件為上述任一所述的3d打印支撐。

28、在一些實(shí)施方式中，所述3d打印方法的打印步驟包括：

29、獲取待打印模型的建模文件，將所述建模文件導(dǎo)入切片軟件，以自動(dòng)生成切片；

30、在切片軟件中調(diào)整工藝參數(shù)、選擇模型材料及輔助材料，并生成打印文件；

31、將打印文件導(dǎo)入打印設(shè)備；

32、啟動(dòng)打印設(shè)備，利用打印設(shè)備的不同噴頭，進(jìn)行不同打印材料的交替打印。

33、在一些實(shí)施方式中，在切片軟件中調(diào)整工藝參數(shù)、選擇模型材料及輔助材料，并生成打印文件步驟中，具體的：

34、設(shè)置上支撐皮膚層和/或模型被支撐面的打印溫度高于模型主體的打印溫度，并關(guān)閉風(fēng)扇。

35、通過(guò)本發(fā)明提供的一種3d打印支撐，實(shí)際打印時(shí)，適當(dāng)升高上支撐皮膚層和/或模型被支撐面的打印溫度，并且關(guān)閉風(fēng)扇，通過(guò)升溫與緩慢冷卻的方式，加強(qiáng)支撐主體與上支撐皮膚層、上支撐皮膚層與模型被支撐面間的粘接強(qiáng)度，有助于提升相應(yīng)3d打印支撐的整體性，進(jìn)而有效保證其對(duì)打印模型懸空部分的穩(wěn)定支撐。

36、在一些實(shí)施方式中，在切片軟件中調(diào)整工藝參數(shù)、選擇模型材料及輔助材料，并生成打印文件步驟中，具體的：

37、選擇模型材料為pla，選擇輔助材料為pva；

38、在“支撐”打印工藝參數(shù)列表中，設(shè)置模型材料打印溫度為200℃，設(shè)置輔助材料打印溫度為220℃或240℃，且設(shè)置打印輔助材料時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇；

39、在“模型”打印工藝參數(shù)列表中，設(shè)置模型最底層打印溫度210℃，且設(shè)置打印模型最底層時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇。

40、在一些實(shí)施方式中，在切片軟件中調(diào)整工藝參數(shù)、選擇模型材料及輔助材料，并生成打印文件步驟中，具體的：

41、選擇模型材料為pc，選擇輔助材料為hips；

42、在“支撐”打印工藝參數(shù)列表中，設(shè)置模型材料打印溫度為260℃，設(shè)置輔助材料打印溫度為或250℃或270℃，且設(shè)置打印輔助材料時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇；

43、在“模型”打印工藝參數(shù)列表中，設(shè)置模型最底層打印溫度270℃，且設(shè)置打印模型最底層時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇。

44、在一些實(shí)施方式中，在切片軟件中調(diào)整工藝參數(shù)、選擇模型材料及輔助材料，并生成打印文件步驟中，具體的：

45、選擇模型材料為peek，選擇輔助材料為sp5000；

46、在“支撐”打印工藝參數(shù)列表中，設(shè)置模型材料打印溫度為420℃、設(shè)置輔助材料打印溫度為300℃或320℃℃，且設(shè)置打印輔助材料時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇；

47、在“模型”打印工藝參數(shù)列表中，設(shè)置模型最底層打印溫度430℃，且設(shè)置打印模型最底層時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的3d打印支撐及3d打印方法具有以下至少一條有益效果：

49、1、本發(fā)明中，使用模型材料打印支撐主體，并在支撐主體的頂面使用輔助材料打印上支撐皮膚層，同時(shí)設(shè)置支撐主體的填充率遠(yuǎn)小于上支撐皮膚層的填充率，且設(shè)置支撐主體的高度遠(yuǎn)大于上支撐皮膚層；一方面，占支撐主要部分的支撐主體使用模型材料打印，由于模型材料熱軟化點(diǎn)高，支撐主體在打印過(guò)程中不易受熱彎曲，使得該3d打印支撐整體具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并使得該3d打印支撐能夠在高腔室溫度下使用，有效提升該3d打印支撐方案的適用性；另一方面，根據(jù)異材之間的粘接性一般低于同材粘接性的規(guī)律，選擇與模型材料的粘接性適中的輔助材料打印接觸模型被支撐面的上支撐皮膚層，并設(shè)置較高的打印填充率，使得該3d打印支撐在打印結(jié)束后能夠輕松地從模型上整個(gè)剝離，即保證打印完成后該3d打印支撐的易剝離性，同時(shí)也顯著提升模型被支撐面的質(zhì)量，提升模型成品率。此外，高打印填充率的上支撐皮膚層與支撐主體連接，也有效提升二者之間的粘接強(qiáng)度，進(jìn)而保證該3d打印支撐的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

50、2、本發(fā)明中，使用模型材料打印低填充率的支撐主體、高填充率的上支撐接觸面與下支撐接觸面，并使用輔助材料在上支撐接觸面與下支撐接觸面相互背離的外層分別打印具有高填充率的上支撐皮膚層與下支撐皮膚層；使得該3d打印支撐相鄰層間牢固粘接，從而顯著提升該3d打印支撐的整體性，有效保證其對(duì)模型懸空部分的穩(wěn)定支撐。

51、3、本發(fā)明中，采用模型材料打印下支撐接觸面層、支撐主體與上支撐接觸面層作為該3d打印支撐的主要部分，使得該3d打印支撐在打印過(guò)程中不易受熱彎曲，有效降低其在z向上的受熱彎曲程度，保證其整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而保證其對(duì)模型的支撐穩(wěn)定性。并且，雖然支撐主體采用低填充率、zigzag型走線方式打印，但由于其采用模型材料打印，使得其兼具拆除便捷性與高打印效率的同時(shí)，還具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而有效保證了該3d打印支撐的綜合性能。