用于3D打印的设备及其控制方法技术

提供一种用于3D打印的设备及其控制方法。该设备包括：壳体，其内部设置有输料通道；出口组件，设置在输料通道的一端，出口组件包括错位互补且可相对滑动的第一出口件和第二出口件，第一出口件和第二出口件的错位互补结构围成出料口；第一出口件和所述第二出口件的相对滑动可连续改变出料口的长度。将出料口设计为长度连续可调的出料口，能够使得3D打印的效率和精度的兼顾成为可能。

Equipment and control method for 3D printing

【技术实现步骤摘要】
用于3D打印的设备及其控制方法
本申请涉及3D打印领域，更为具体地，涉及一种用于3D打印的设备及其控制方法。
技术介绍
熔融沉积成型(fuseddepositionmodeling，FDM)技术是一种常用的3D打印技术。FDM技术通常需要将物料加热至熔融状态(或半流动状态)，并将熔融状态的物料从3D打印头的出料口(或称挤出口)挤出，物料在打印平台上逐层沉积，形成3D物品。传统3D打印头的出料口一般为具有固定形状的喷嘴。当物品的打印精度要求较高时，通常会选取口径较小的喷嘴，这种类型的喷嘴单位时间内的物料挤出量少，打印效率较低；当物品的打印效率要求较高时，通常会选取口径较大的喷嘴，这种类型的喷嘴打印出的物品形状比较粗糙，打印精度较低。由此可见，传统3D打印头无法兼顾效率和精度。3D打印技术未来主要面向工业生产，对工业产品而言，效率和精度同等重要。
技术实现思路
本申请提供一种用于3D打印的设备及其控制方法，使得兼顾3D打印的效率和精度成为可能。第一方面，提供一种用于3D打印的设备，包括：壳体，其内部设置有输料通道；出口组件，设置在所述输料通道的一端，所述出口组件包括第一出口件和第二出口件，所述第一出口件具有第一上台阶面、第一下台阶面以及连接所述第一上台阶面和所述第一下台阶面的第一台阶侧面，所述第二出口件具有第二上台阶面、第二下台阶面以及连接所述第二上台阶面和所述第二下台阶面的第二台阶侧面，其中所述第一上台阶面与所述第二下台阶面接触，所述第一下台阶面与所述第二上台阶面接触，所述第一下台阶面、所述第一台阶侧面、所述第二下台阶面和所述第二台阶侧面形成的中空区域为与所述输料通道连通的出料口；所述第一出口件和所述第二出口件沿相互接触的台阶面可相对滑动，以改变所述出料口的长度。第二方面，提供一种用于3D打印的设备的控制方法，所述用于3D打印的设备包括：壳体，其内部设置有输料通道；出口组件，设置在所述输料通道的一端，所述出口组件包括第一出口件和第二出口件，所述第一出口件具有第一上台阶面、第一下台阶面以及连接所述第一上台阶面和所述第一下台阶面的第一台阶侧面，所述第二出口件具有第二上台阶面、第二下台阶面以及连接所述第二上台阶面和所述第二下台阶面的第二台阶侧面，其中所述第一上台阶面与所述第二下台阶面接触，所述第一下台阶面与所述第二上台阶面接触，所述第一下台阶面、所述第一台阶侧面、所述第二下台阶面和所述第二台阶侧面形成的中空区域为与所述输料通道连通的出料口，所述第一出口件和所述第二出口件可沿相互接触的台阶面相对滑动；所述控制方法包括：控制所述第一出口件和第二出口件相对滑动，以调节所述出料口的长度。第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有用于执行如第二方面所述的控制方法的指令。第四方面，提供一种计算机程序产品，包括用于执行如第二方面所述的控制方法的指令。将出料口设计为长度连续可调的出料口，这种出料口使得兼顾3D打印的效率和精度成为可能，更加适于3D打印。附图说明图1是传统3D打印设备的总体结构示意图。图2是传统3D打印头的结构示意图。图3a是待打印层的打印区域的示例图。图3b是道次的排布方式示例图。图4是本申请一个实施例提供的用于3D打印的设备的原理图。图5是图4所示的设备的仰视图。图6是本申请另一实施例提供的用于3D打印的设备的原理图。图7是图6所示的设备的仰视图。图8是本申请实施例提供的用于3D打印的设备的打印过程的示例图。图9是本申请实施例提供的打印方式与传统3D打印方式的打印效果对比图。图10是传统3D打印过程中的道次切换方式的示例图。图11是本申请实施例提供的用于3D打印的设备的结构示意图。图12是图11所示的设备的仰视图。图13是图11所示的设备使用的第一出口件的结构示意图。图14是本申请实施例提供的送料装置的示例图。图15是本申请实施例提供的用于3D打印的设备的控制方法的示意性流程图。具体实施方式为了便于理解，先对传统3D打印设备进行简单介绍。如图1所示，传统3D打印设备1通常包括送料装置11、3D打印头12、打印平台13以及控制装置14(以上结构划分方式仅仅是一个示例，实际上，也可以采用其他结构划分方式，如控制装置和/或送料装置11可以属于3D打印头12的一部分)。送料装置11可以与丝盘15相连。实际打印过程中，送料装置11可以从丝盘15上取得丝状的物料，并将丝状的物料输送至3D打印头12。3D打印过程所使用的物料一般是具有热塑性的物料，如高分子聚合物、低熔点金属以及其他可配成流动性膏状的物料(如膏状的陶瓷、高熔点金属粉末混合物、水泥等)。如图2所示，3D打印头12通常包括输料通道121、出料口122和温度控制装置123。温度控制装置123一般设置在输料通道121的外侧，用于将送料装置11送至输料通道121的物料加热至熔融状态。温度控制装置123例如可以是加热装置。出料口122可以将熔融状态的物料挤出至打印平台13上，因此，出料口122也可称为挤出口。控制装置14可用于控制3D打印头12对物品进行逐层打印。在打印每一层的过程中，可以控制3D打印头12按照预设的打印路径将该待打印层的全部打印区域(即该待打印层的截面轮廓线所包围的全部区域)打印完整。传统3D打印的总体过程大致如下：在打印物品之前，可以先利用建模软件建立物品的3D模型。该建模软件例如可以是计算机辅助设计(computeraideddesign，CAD)软件。然后，对创建出的3D模型进行分层处理，将3D模型划分成多个待打印层，得到各待打印层的分层数据。通过对3D模型进行分层处理，相当于将3D物品的打印过程分解成许多2D打印过程，每个待打印层的打印过程与平面的2D打印过程类似。在得到各待打印层的分层数据之后，控制装置14可以根据各待打印层的分层数据控制3D打印头12沿着一定的打印路径移动，并在移动过程中，通过出料口122将熔融状态的物料挤出至打印平台13上，对各待打印层的打印区域进行打印或填充。当物品的所有待打印层均打印完毕，物料逐层凝固，形成3D物品。为了便于理解，下面以图3a和图3b为例，对传统3D打印设备对某一待打印层的打印过程进行详细说明。参见图3a和图3b，待打印层的打印区域为区域31，区域31的截面轮廓线为截面轮廓线32。为了将区域31打印完整，通常会基于截面轮廓线32，将区域31划分成紧密排布的多个道次(pass)，如图3b所示的道次A1-道次A25。在打印过程中，控制装置14控制3D打印头12的z坐标保持不变，并控制3D打印头12按照一定的顺序将所有道次打印完整，如按照平行往复直线路径依次打印道次A1-A25。以道次A1的打印过程为例，控制装置14可以先将3D打印头12移动至如图3a所示的位置点p1的上方，然后控制3D打印头12从位置点p1上方移动至位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于3D打印的设备，其特征在于，包括：/n壳体，其内部设置有输料通道；/n出口组件，设置在所述输料通道的一端，所述出口组件包括第一出口件和第二出口件，所述第一出口件具有第一上台阶面、第一下台阶面以及连接所述第一上台阶面和所述第一下台阶面的第一台阶侧面，所述第二出口件具有第二上台阶面、第二下台阶面以及连接所述第二上台阶面和所述第二下台阶面的第二台阶侧面，其中所述第一上台阶面与所述第二下台阶面接触，所述第一下台阶面与所述第二上台阶面接触，所述第一下台阶面、所述第一台阶侧面、所述第二下台阶面和所述第二台阶侧面形成的中空区域为与所述输料通道连通的出料口；/n所述第一出口件和所述第二出口件沿相互接触的台阶面可相对滑动，以改变所述出料口的长度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的设备，其特征在于，包括：
壳体，其内部设置有输料通道；
出口组件，设置在所述输料通道的一端，所述出口组件包括第一出口件和第二出口件，所述第一出口件具有第一上台阶面、第一下台阶面以及连接所述第一上台阶面和所述第一下台阶面的第一台阶侧面，所述第二出口件具有第二上台阶面、第二下台阶面以及连接所述第二上台阶面和所述第二下台阶面的第二台阶侧面，其中所述第一上台阶面与所述第二下台阶面接触，所述第一下台阶面与所述第二上台阶面接触，所述第一下台阶面、所述第一台阶侧面、所述第二下台阶面和所述第二台阶侧面形成的中空区域为与所述输料通道连通的出料口；
所述第一出口件和所述第二出口件沿相互接触的台阶面可相对滑动，以改变所述出料口的长度。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一出口件和所述第二出口件的相对滑动使得所述出料口的长度与待打印层的目标打印区域的截面轮廓线的截线长度相匹配，其中所述目标打印区域为待打印层的部分或全部打印区域。


3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一出口件和所述第二出口件的相对滑动使得用于限定所述出料口的长度的两端在竖直方向上与所述目标打印区域的截面轮廓线对准。


4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括：
第一驱动装置，用于驱动所述壳体和打印平台之间的相对移动，使得用于限定所述出料口的长度的两端在竖直方向上与所述目标打印区域的截面轮廓线对准。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
控制装置，用于当所述待打印层的截面轮廓线的最长截线的长度小于或等于所述出料口的最大长度时，将所述待打印层的全部打印区域确定为所述目标打印区域；当所述待打印层的截面轮廓线的最长截线的长度大于所述出料口的最大长度时，将所述待打印层的全部打印区域划分成多个所述目标打印区域。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
第二驱动装置，用于驱动所述第一出口件和所述第二出口件沿相互接触的台阶面的相对滑动。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，所述出口组件设置在所述输料通道的外部，且与所述输料通道的底面滑动连接。


8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述出口组件还包括横向支撑面，设置在第一滑轨上，且与所述第一滑轨滑动配合。


9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一滑轨的底部与第一压簧弹性连接。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备，其特征在于，所述出口组件还包括纵向支撑面，设置在第二滑轨上，且与所述第二滑轨滑动配合。


11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述第二滑轨的底部与第二压簧弹性连接。


12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一出口件为可滑动件，所述第二出口件与所述壳体固...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卫东，
申请(专利权)人：黄卫东，
类型：发明
国别省市：陕西;61