本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種具有三維圖形反饋系統(tǒng)的3D打印機(jī)的打印方法。
背景技術(shù):3D打印是一種快速成型技術(shù),也叫增材制造技術(shù)。相比傳統(tǒng)制造技術(shù),它的優(yōu)勢(shì)在于能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造一體化、降低制造費(fèi)用和縮短加工周期等,逐漸被應(yīng)用于生物醫(yī)療、工業(yè)設(shè)計(jì)、航空航天和文化創(chuàng)意等領(lǐng)域。迄今為止,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了熔融沉積式(FDM)、激光燒結(jié)(SLS)、光固化(SLA)、三維印刷(DLP)和三維激光內(nèi)雕等多種快速成型方法,其中FDM是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。熔融沉積式3D打印的基本原理是將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)輸出的三維模型分解成若干層平面切片,在打印機(jī)軟件中生成每層的模型成型路徑和必要的支撐路徑,然后由打印機(jī)噴頭將材料融化噴出,并按切片圖形逐層疊加,最終堆積成完整的物體。現(xiàn)有的熔融沉積式3D打印技術(shù)存在兩個(gè)問(wèn)題:(1)成型精度較差:現(xiàn)有技術(shù)中模型切片和打印兩道工序是開(kāi)環(huán)串聯(lián)的關(guān)系,打印過(guò)程無(wú)法對(duì)打印效果進(jìn)行反饋和控制,盲目打印出不合格產(chǎn)品;(2)打印效率低:一方面,每樣工件都需要從零打印,大大增加了打印時(shí)長(zhǎng);另一方面,系統(tǒng)故障或打印失敗產(chǎn)生的半成品無(wú)法再利用,工程師只能調(diào)整模型和參數(shù),重頭打印,耗費(fèi)調(diào)試工時(shí)和材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種具有三維圖形反饋系統(tǒng)的3D打印機(jī)的打印方法,通過(guò)對(duì)半成品進(jìn)行3D掃描和反饋,提高3D打印成型精度以及打印效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:具有三維圖形反饋系統(tǒng)的3D打印機(jī)的打印方法,所述的3D打印機(jī)包括機(jī)架、打印平臺(tái)、打印噴頭、物料箱、送料裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)、以及計(jì)算機(jī),還包括安裝在所述驅(qū)動(dòng)裝置外側(cè)的支架,以及設(shè)置在支架上、用于掃描打印物件的3D掃描儀;所述3D掃描儀同時(shí)與控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)連接,控制系統(tǒng)安裝在支架的下方;所述驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝在打印平臺(tái)左右兩側(cè)的Y向直線運(yùn)動(dòng)模組,安裝在打印平臺(tái)前后兩側(cè)、用于固定兩根Y向直線運(yùn)動(dòng)模組的水平支撐桿,安裝在兩個(gè)Y向直線運(yùn)動(dòng)模組之間、并推動(dòng)打印平臺(tái)X向移動(dòng)的絲杠,安裝在兩個(gè)Y向直線運(yùn)動(dòng)模組滑塊上的Z向直線運(yùn)動(dòng)模組,安裝在兩個(gè)Z向直線運(yùn)動(dòng)模組滑塊之間的X向直線運(yùn)動(dòng)模組,以及與各向直線運(yùn)動(dòng)模組連接的步進(jìn)電機(jī);所述送料裝位于打印噴頭的上方,且與打印噴頭一體安裝在X向直線運(yùn)動(dòng)模組的滑塊上;所述的打印方法則包括以下步驟:(1)三維模型輸入:輸入待打印產(chǎn)品的三維模型文件;(2)三維模型處理:利用計(jì)算機(jī)對(duì)三維模型進(jìn)行切片處理,生成三維模型的切片文件,并傳送至控制系統(tǒng);(3)打印機(jī)初始化:控制系統(tǒng)收到切片文件和打印指示后,驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)打印平臺(tái)和打印噴頭的位置進(jìn)行初始化,并啟動(dòng)打印噴頭上的加熱器和送料裝置,打印噴頭出料正常后進(jìn)入打印模式;(4)開(kāi)始打?。?D打印機(jī)從第一層開(kāi)始打印,控制系統(tǒng)逐層讀取切片文件后將當(dāng)前層的打印路徑和參數(shù)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)裝置和打印噴頭,打印噴頭在設(shè)定位置中逐層打印實(shí)物;(5)掃描產(chǎn)品輪廓:根據(jù)切片文件的設(shè)置,打印到指定進(jìn)度后,控制系統(tǒng)接收到掃描指令,暫停打印,調(diào)用3D掃描儀對(duì)已打印部分進(jìn)行掃描,掃描的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)處理得到已打印部分的三維輪廓B;(6)3D圖形運(yùn)算:計(jì)算機(jī)將已打印部分的三維輪廓B與目標(biāo)產(chǎn)品的三維模型A進(jìn)行對(duì)比,通過(guò)布爾運(yùn)算得尚未打印部分C和多打印部分D的幾何形狀和體積;(7)判斷與決策:尚未打印部分C、多打印部分D與目標(biāo)產(chǎn)品三維模型A的體積比分別為E、F,將E、F與閾值G進(jìn)行比較:如果F大于G,則執(zhí)行步驟(8);否則,執(zhí)行步驟(9);(8)計(jì)算機(jī)判定已打印部分與目標(biāo)產(chǎn)品的偏差超出設(shè)定范圍,暫停打印,并提示產(chǎn)品需要人工處理;人工處理后返回步驟(5);(9)如果E和F均小于G,則計(jì)算機(jī)判定產(chǎn)品打印完成,且符合目標(biāo)要求,結(jié)束打印并輸出最終產(chǎn)品;否則,執(zhí)行步驟(10);(10)計(jì)算機(jī)判定產(chǎn)品打印未完成,且已打印部分符合設(shè)定要求,繼續(xù)打印尚未打印部分C,執(zhí)行步驟(11);(11)控制系統(tǒng)繼續(xù)讀取切片文件,逐層打印,并繼續(xù)按照步驟(5)~(9)所述的方式進(jìn)行循環(huán),直至完成打印,并輸出最終產(chǎn)品。優(yōu)選地,所述3D掃描儀的高度小于打印噴頭Z向移動(dòng)的最大高度。具體地,所述步驟(1)中,待打印產(chǎn)品的三維模型文件可以直接輸入到計(jì)算機(jī)中,也可以在計(jì)算機(jī)上用繪圖軟件直接建立三維模型,并轉(zhuǎn)換成stl格式的...