用于3D打印的设备及其控制方法技术

一种用于3D打印的设备(4)及其控制方法。该设备(4)包括：输料管(5)，其外壁上设置有沿输料管(5)的轴向延伸的开口(52)；套管(6)，套在输料管(5)上，套管(6)的外壁上设置有可与开口(52)连通的出料口(65)。上述设备(4)利用套管(6)提供出料口(65)，并将套管(6)和输料管(5)套接在一起，使得整个设备(4)的结构更加紧凑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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打印头具有输料部分以及用于形成出料口的喷嘴。该喷嘴通常安装在输料部分的下端，导致设备的结构不够紧凑。
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，能够使得设备的结构更加紧凑。第一方面，提供一种用于3D打印的设备，包括：输料管，其外壁上设置有沿所述输料管的轴向延伸的开口；套管，套在所述输料管上，所述套管的外壁上设置有可与所述开口连通的出料口。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：输料管，其外壁上设置有沿所述输料管的轴向延伸的开口；套管，套在所述输料管上，所述套管的外壁上设置有可与所述开口连通的出料口；所述控制方法包括：调节所述出料口的尺寸。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。与传统设计方式(将喷嘴设置在输料部分的底部)相比，本申请利用套管提供出料口，并将套管和输料管套接在一起，使得整个设备的结构更加紧凑。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是本申请实施例提供的用于3D打印的设备的结构示例图。图5是本申请实施例提供输料管的三维结构示例图。图6是图5所示的输料管的二维平面图。图7是图4所示的设备去除支架之后的结构图。图8是本申请一个实施例提供的分离式套管中的可分离部分的三维结构示例图。图9是图8所示的可分离部分的二维平面图。图10是图8所示的可分离部分与输料管的组装方式的示意图。图11是本申请一个实施例提供的分离式套管的各个可分离部分的分解图。图12是图11所示的各个可分离部分的组装图。图13是本申请另一实施例提供的分离式套管的各个可分离部分的分解图。图14是图13所示的可分离套管与输料管的组装图。图15是本申请实施例提供的端部采用封闭圆环设计的可分离套管的示例图。图16是本申请另一实施例提供的分离式套管中的可分离部分的三维结构示例图。图17是由图16所示的可分离部分拼成的套管与输料管的组装图。图18是本申请实施例提供的设备的打印过程的示例图。图19是本申请实施例提供的设备与传统3D打印方式的打印效果对比图。图20是传统3D打印方式中的道次切换方式的示例图。图21是本申请实施例提供的送料装置的示例图。图22是本申请实施例提供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通常可以包括送料装置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通常可以包括输料部分121、喷嘴122和温度控制装置123。温度控制装置123一般设置在输料部分121的外侧，用于将送料装置11送至输料部分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。喷嘴122安装在输料部分121的下端。喷嘴可以提供出料口124，从而可以将输料部分121输送的熔融状态的物料挤出至打印平台13上。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124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上方移动至位置点p2上方，并在移动过程中通过出料口124将熔融状态的物料挤出至道次A1上，从而对道次A1进行打印，其他道次的打印方式类似，此处不再赘述。当所有道次打印完毕之后，该待打印层的打印过程结束，可以控制3D打印头12或工作平台13沿z轴方向移动，准备对下一层进行打印。如前文所述，传统3D打印头12具有输料部分121以及用于提供出料口124的喷嘴122。该喷嘴122通常安装在输料部分121的下端，导致3D打印头12的结构不够紧凑。下面对本申请实施例提供的用于3D打印的设备进行详细描述。需要说明的是，该用于3D打印的设备可以指3D打印头，也可以指整个3D打印机或3D打印系统。如图4所示，用于3D打印的设备4可以包括输料管5和套管6。该套管6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D打印的设备，其特征在于，包括：/n输料管，其外壁上设置有沿所述输料管的轴向延伸的开口；/n套管，套在所述输料管上，所述套管的外壁上设置有可与所述开口连通的出料口。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种用于3D打印的设备，其特征在于，包括：
输料管，其外壁上设置有沿所述输料管的轴向延伸的开口；
套管，套在所述输料管上，所述套管的外壁上设置有可与所述开口连通的出料口。


根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述出料口为尺寸可调的出料口。


根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述出料口为长度连续可调的出料口。


根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述套管的外壁包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分沿所述轴向可相对滑动，以调整所述出料口的长度。


根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一部分包括第一上台阶面、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连接面，所述第二部分包括第二上台阶面、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连接面，所述第一上台阶面和所述第一下台阶面分别与所述第二下台阶和所述第二上台阶面接触，且可沿所述轴向相对滑动，所述第一下台阶面、所述第一连接面、所述第二下台阶面和所述第二连接面形成的中空区域为所述出料口。


根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述第一部分相对所述输料管可滑动，所述第二部分与所述输料管固定连接或与所述输料管一体成型。


根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一部分包括限定所述第一部分沿所述轴向的长度的两个端部，所述第一部分的所述两个端部中的一个或两个为套在所述输料管上的封闭的圆环。


根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分均相对所述输料管可滑动。


根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一部分包括限定所述第一部分沿所述轴向的长度的两个端部，所述第一部分的所述两个端部中的一个端部为套在所述输料管上的封闭的圆环；和/或所述第二部分包括限定所述第二部分沿所述轴向的长度的两个端部，所述第二部分的所述两个端部中的一个端部为套在所述输料管上的封闭的圆环。


根据权利要求3-9中任一项所述的设备，其特征在于，所述出料口的尺寸的调节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。


根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述出料口的尺寸的调节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。


根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，还包括：
第一驱动装置，用于调节所述出料口的尺寸。


根据权利要求10所述的设备，其特征在于，还包括：
第二驱动装置，用于调节所述输料管和所述套管作为一个整体与打印平台之间的相对位置，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。


根据权利要求10-13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。


根据权利要求1-14中任一项所述的设备，其特征在于，还包括：
送料装置，通过所述输料管为所述出料口送料；
第三驱动装置，用于驱动所述送料装置，使得所述出料口的物料挤出量与所述出料口的尺寸相匹配。


根据权利要求1-15中任一项所述的设备，其特征在于，所述套管的外壁上设置有多个所述出料口，所述套管可相对所述输料管运动，使得不同出料口与所述开口连通。


根据权利要求16所述的设备，其特征在于，多个所述出料口沿所述套管的圆周方向排布，所述套管可绕所述输料管的轴线旋转，使得不...

【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