一种连续协同的熔融沉积3D打印系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种连续协同的熔融沉积3D打印系统，包括上位机和分布式3D打印机组，分布式3D打印机组包括多台大小、功能和分工不同的3D打印机，上位机负责协同控制，3D打印机负责熔融沉积3D打印成型，分布式3D打印机组中的每台3D打印机均与上位机相连，特定的协同打印安排和控制指令从上位机发送到特定的3D打印机中，3D打印机接收所述特定的指令并按指令执行打印任务，打印精度、进度信息、故障情况实时反馈到上位机中，上位机处理信息并将处理后的指令发送到各个打印机，循环往复，形成连续协同效应。

A Continuous Cooperative 3D Printing System for Fused Deposition

【技术实现步骤摘要】
一种连续协同的熔融沉积3D打印系统
本技术涉及一种连续协同的熔融沉积3D打印系统，用于3D打印(增材制造)领域。
技术介绍
熔融沉积制造(FusedDepositionModeling，简称FDM)是一种典型的直观、安全、环保、可操作性强的3D打印技术。FDM3D打印采用可加热的喷头，使半流动状态的材料流体按打印目标分层数据控制的路径挤压出来，并在指定的位置沉积、凝固成型，这样逐层沉积、凝固后形成整个原型(打印件)。FDM3D打印技术在教育培训、艺术创意、工业产品概念设计等领域得到了很好的应用。然而，FDM3D打印技术目前仍然存在以下不足：(1)打印速度慢，每小时成型低于100克，难以适应工业化生产；(2)打印尺寸小，很难打印1.5米以上的大型物体；(3)成型效率低，难以完成大批量定制生产。另外，传统的大型物体的成型方法一般有机械加工和模具成型两种。机械加工时间长，浪费大；模具成型通过开模的方法进行浇铸或者模塑成型，开模周期长，产品重量大，复杂结构和细节特征无法成型。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种连续协同的熔融沉积(ContinuousandSynergeticFusedDepositionModeling，简称CSFDM)3D打印系统。本技术是通过以下技术方案实现的：一种连续协同的熔融沉积3D打印系统，包括上位机和分布式3D打印机组，分布式3D打印机组包括多台大小、功能和分工不同的3D打印机，分布式3D打印机组中的每台3D打印机均与上位机相连，上位机用于将特定的协同打印安排和控制指令发送到特定的3D打印机中，3D打印机用于接收所述特定的指令并按指令执行打印任务。所述的连续协同的熔融沉积3D打印系统，所述的上位机为计算机或工业控制计算机。所述的连续协同的熔融沉积3D打印系统，所述的分布式3D打印机组，包括多台定制专用的3D打印机，3D打印机的规格和数量根据打印目标的大小和分块数量确定，每一分块对应一台定制专用的3D打印机，3D打印机与上位机相连，多台3D打印机组成分布式3D打印机组。所述的连续协同的熔融沉积3D打印系统，分布式3D打印机组包括曲面和细节特征部件专用打印机、大体积部件专用打印机、狭长部件专用打印机，曲面和细节特征部件专用打印机采用高精度低速3D打印机，大体积部件专用打印机采用大体积高速3D打印机，狭长部件专用打印机采用大尺寸高速3D打印机。所述的连续协同的熔融沉积3D打印系统，所述的分布式3D打印机组中包含的3D打印机数量少于等于打印目标的分块数量，上位机保存有对应各个打印机打印参数和性能的数据文件，根据分块数量选择对应的打印机数量，根据分块特征选择对应的打印机规格和特征。本技术一种连续协同的熔融沉积3D打印系统具有以下优点：(1)多台定制专用的打印机组成分布式打印机组，单位时间的物料熔融和输送速度大幅提升，突破了单台打印机物料熔融和输送慢的瓶颈，大大提高了打印成型效率；(2)上位机对打印目标的每个分块统一进行数据处理和打印工艺安排，避免了每台打印机的单独操作，大大节省了操作时间，提高了效率；(3)上位机的协同控制使得分布式打印机组连续协同运行，共同完成大型打印目标的打印成型，循环往复，连续生产，避免了打印机的空置，大大提高了设备的使用频率和效率。附图说明图1是连续协同的熔融沉积3D打印系统示意图；图中：1.上位机，2.打印目标，3～7.为打印目标定制的专用的分布式3D打印机组，8.打印目标分块；具体实施方式以下结合具体实施例，对本技术进行详细说明。如图1所示，本技术所述的一种连续协同的熔融沉积3D打印系统，包括上位机和分布式3D打印机组，分布式3D打印机组包括多台大小、功能和分工不同的3D打印机组成，上位机负责协同控制，3D打印机负责熔融沉积3D打印成型，分布式3D打印机组中的每台3D打印机均与上位机相连，特定的协同打印安排和控制指令从上位机发送到特定的3D打印机中，3D打印机接收所述特定的指令并按指令执行打印任务，打印精度、进度信息、故障情况实时反馈到上位机中，上位机处理信息并将处理后的指令发送到各个打印机，循环往复，形成连续协同效应。分布式3D打印机组包括曲面和细节特征部件专用打印机、大体积部件专用打印机、狭长部件专用打印机，曲面和细节特征部件专用打印机采用高精度低速3D打印机，大体积部件专用打印机采用大体积高速3D打印机，狭长部件专用打印机采用大尺寸高速3D打印机；所述的上位机为计算机或工业控制计算机。所述的分布式3D打印机组，由多台定制专用的3D打印机组成，3D打印机的规格和数量根据打印目标的大小和分块数量确定，每一分块对应一台定制专用的3D打印机，3D打印机与上位机相连，多台3D打印机组成分布式3D打印机组。所述的分布式3D打印机组中包含的3D打印机数量少于等于打印目标的分块数量，上位机保存有对应各个打印机打印参数和性能的数据文件，根据分块数量选择对应的打印机数量，根据分块特征选择对应的打印机规格和特征。所述上位机对打印目标的每个分块进行数据切片，规划和设置打印路径、打印速度、打印层厚、打印温度等打印参数，形成每个分块各自的特定的打印安排和控制指令，特定的协同打印安排和控制指令从上位机发送到特定的3D打印机中，3D打印机接收所述特定的指令并按所述指令执行打印任务。所述分布式打印机的打印精度、进度信息、故障情况实时反馈到上位机中，上位机处理信息并将处理后的指令发送到各个打印机，循环往复，形成连续协同效应。采用上述装置实现的一种连续协同的熔融沉积3D打印方法，具体过程为：第一步，上位机对打印目标进行分析模拟和分块，根据打印目标的分块定制专用的3D打印机，3D打印机的规格和数量根据打印目标的大小和分块数量确定，每一分块对应一台定制专用的3D打印机，3D打印机与上位机相连，形成打印目标专用的分布式打印机组；第二步，上位机对打印目标的分块进行数据处理，形成打印指令：上位机对打印目标的每个分块进行数据切片，设置打印路径，打印速度，打印层厚和打印温度等打印参数，形成每个分块各自的特定的打印安排和控制指令；第三步，连续协同执行打印任务：特定的协同打印安排和控制指令从上位机发送到特定的3D打印机中，3D打印机接收所述特定的指令并按所述指令执行打印任务；第四步，后处理：对打印完成的各个分块进行表面处理，并进行组合或装配，获得完整的打印物体(打印目标)。上位机对打印目标进行分块，分块类型包括曲面和细节特征较多的块、体积较大的块和狭长块，分别采用曲面和细节特征部件专用打印机、大体积部件专用打印机、狭长部件专用打印机进行3D打印。实施例：本实施例的打印目标是一种服装模特。打印材料采用从植物资源里面提炼出来的绿色环保的聚乳酸材料作为打印材料，上位机采用i7工控机(具体配置为i7-7700，酷睿四核3.6G，内存64G，硬盘2TB，独立显卡)，上位机对服装模特模型进行分析模拟优化，分块成8块(头部，躯体，左手臂，右手臂，左手掌，右手掌，左腿，右腿)，设置各分块内部中空结构的类型和网格结构为十字交叉型的栅格结构，根据各自的复杂程度、层厚和精度等要求定制6台专用的3D打印机组成打印机组，这6台专用的3D打印机均与上位机相连。上位机对模特模型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续协同的熔融沉积3D打印系统，其特征在于：包括上位机和分布式3D打印机组，分布式3D打印机组包括多台大小、功能和分工不同的3D打印机，分布式3D打印机组中的每台3D打印机均与上位机相连，上位机用于将协同打印安排和控制指令发送到对应的3D打印机中，3D打印机用于接收所述指令并按指令执行打印任务；所述的分布式3D打印机组，包括多台定制专用的3D打印机，3D打印机的规格和数量根据打印目标的大小和分块数量确定，每一分块对应一台定制专用的3D打印机，3D打印机与上位机相连，多台3D打印机组成分布式3D打印机组；分布式3D打印机组包括曲面和细节特征部件专用打印机、大体积部件专用打印机、狭长部件专用打印机，曲面和细节特征部件专用打印机采用高精度低速3D打印机，大体积部件专用打印机采用大体积高速3D打印机，狭长部件专用打印机采用大尺寸高速3D打印机；所述的分布式3D打印机组中包含的3D打印机数量少于等于打印目标的分块数量，上位机保存有对应各个打印机打印参数和性能的数据文件，根据分块数量选择对应的打印机数量，根据分块特征选择对应的打印机规格和特征。

【技术特征摘要】
1.一种连续协同的熔融沉积3D打印系统，其特征在于：包括上位机和分布式3D打印机组，分布式3D打印机组包括多台大小、功能和分工不同的3D打印机，分布式3D打印机组中的每台3D打印机均与上位机相连，上位机用于将协同打印安排和控制指令发送到对应的3D打印机中，3D打印机用于接收所述指令并按指令执行打印任务；所述的分布式3D打印机组，包括多台定制专用的3D打印机，3D打印机的规格和数量根据打印目标的大小和分块数量确定，每一分块对应一台定制专用的3D打印机，3D打印机与上位机相连，多台3D打印机组成分布式3D打印机组；分布式3D打印...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉开，杜秋芳，张磊，
申请(专利权)人：鑫烯三维科技浙江有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33