具有多送料机构的3D打印系统及方法技术方案

本申请提供了一种具有多送料机构的3D打印系统及方法。该3D打印系统包括：多个送料机构，所述多个送料机构中的不同送料机构的物料输送流率的可调范围不同；打印头，用于利用所述多个送料机构输出的可流动的物料进行3D打印；控制部分，用于在打印同一物品的过程中，根据待打印部分对物料输送流率的变化范围的需求，从多个送料机构中选取相应的送料机构输送物料。采用物料输送流率的可调范围不同的多个送料机构配合输送物料，能够降低每个送料机构的实现难度。的实现难度。的实现难度。

【技术实现步骤摘要】
具有多送料机构的3D打印系统及方法
[0001]本申请要求于2020年7月20日递交的申请号为202010699424.7、申请名称为“3D打印系统及方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本申请涉及3D打印领域，具体涉及一种具有多送料机构的3D打印系统及方法。

技术介绍

[0003]基于材料挤出(material extrusion)的3D打印技术，如熔融沉积成型(fused deposition molding，FDM)技术，通常需要先将物料通过送料机构输送至3D打印系统的打印头(或称挤出头)，再将物料从打印头的挤出口(或称出料口)挤出，从而将物料逐渐沉积在工作平台上，最终形成3D打印品。
[0004]在传统3D打印系统中，针对同一物料，通常采用单个送料机构进行输送。然而，在某些应用场景下，3D打印系统需要送料机构的物料输送流率能够在较大的范围内变化，这对于单个送料机构来说实现难度较大。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种具有多送料机构的3D打印系统及方法。
[0006]第一方面，提供一种具有多送料机构的3D打印系统，包括：多个送料机构，所述多个送料机构中的不同送料机构的物料输送流率的可调范围不同；打印头，用于利用所述多个送料机构输出的可流动的物料进行3D打印；控制部分，用于在打印同一物品的过程中，根据待打印部分对物料输送流率的变化范围的需求，从多个送料机构中选取相应的送料机构输送物料。
[0007]第二方面，提供一种3D打印方法，所述3D打印方法应用于3D打印系统中，所述3D打印系统包括多个送料机构，且所述多个送料机构的物料输送流率的可调范围不同；所述3D打印方法包括：在打印同一物品的过程中，根据待打印部分对物料输送流率的变化范围的需求，从多个送料机构中选取相应的送料机构输送物料。
[0008]与采用单个送料机构相比，采用物料输送流率的可调范围不同的多个送料机构配合输送物料，能够降低每个送料机构的实现难度。
附图说明
[0009]图1为传统3D打印系统的结构示意图。
[0010]图2为本申请第一实施例提供的一种3D打印系统的结构示意图。
[0011]图3为本申请第一实施例提供的另一种3D打印系统的结构示意图。
[0012]图4为本申请第一实施例提供的另一种3D打印系统的结构示意图。
[0013]图5为本申请第一实施例提供的另一种3D打印系统的结构示意图。
[0014]图6为本申请第一实施例提供的另一种3D打印系统的结构示意图。
[0015]图7为本申请第一实施例提供的另一种3D打印系统的结构示意图。
[0016]图8为本申请第二实施例提供的一种3D打印方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0018]图1为传统3D打印系统的结构示意图。如图1所示，3D打印系统10包括送料机构40和打印头30。送料机构40用于输送物料，打印头30用于利用送料机构40输出的物料进行3D打印。
[0019]图1中箭头所指的方向为物料在3D打印系统10中的输送方向(或流动方向)。通过图1中箭头所指的方向可知，送料机构40将可流动的物料输送至打印头30，然后打印头30将物料从挤出口31挤出，从而将物料逐渐沉积在工作平台20上，最终形成3D打印品。
[0020]在某些应用场景下，送料机构40的物料输送流率需要能够在较大的范围内变化。例如，在打印物品时，3D打印系统10通常需要根据实际需求调整打印头30的物料挤出流率，以调整3D打印系统10的打印效率，为了匹配打印效率的变化，需要与之对应地调整送料机构40的物料输送流率，当3D打印系统10的打印效率在较大的范围内变化时，送料机构40的物料输送流率也同样需要在较大的范围内变化。
[0021]例如，打印头30可以采用能够支持一次性面成形的挤出口31(即挤出口的长度可以随着待打印零件的截面轮廓线的变化而变化的挤出口31，相关描述可以参见WO2018/205149 A1，WO2020/087359 A1等)。这种打印头挤出口具有一维条带特征，也就是说挤出口在一维方向的长度远大于其在另一维度上的长度，并且挤出口可以在该一维方向上随着待打印零件的截面轮廓的变化改变长度，从而形成可变长度的狭槽式挤出口，从而可以在当前成形层上通过沿着当前成形层截面轮廓的一次单向运动完成整个截面的物料填充。具有这种挤出口特征的3D打印方式一般被可以称为“熔融面沉积3D打印”(Fused sheet deposition 3D printing，简称FSD)。因此，对于FSD，送料机构40的物料输送流率即需要在较大范围内变化。
[0022]然而，在传统3D打印技术中，送料机构40通常仅为单个送料机构，例如仅为单个螺杆式送料机构。考虑到单个送料机构的物料输送流率的可调范围是有限的，当需要送料机构40的物料输送流率在较大的范围内变化时，对于单个送料机构来说的实现难度较大。
[0023]为了解决这一问题，本申请摒弃了传统3D打印系统中利用单个送料机构向打印头输送物料的方式，选择了利用物料输送流率的可调范围不同的多个送料机构向打印头输送物料。当需要送料机构的物料输送流率能够在较大的范围内变化时，与采用单个送料机构相比，采用物料输送流率的可调范围不同的多个送料机构配合输送物料，能够降低每个送料机构的实现难度。
[0024]第一实施例：
[0025]图2为本申请第一实施例提供的一种3D打印系统的结构示意图。
[0026]如图2所示，3D打印系统10包括多个送料机构41、控制部分411和打印头30。多个送料机构41可以并联设置。同时，多个送料机构41中的不同送料机构的物料输送流率的可调范围不同。打印头30用于利用多个送料机构41输出的可流动的物料进行3D打印。
[0027]在图2中，箭头所指的方向为物料在3D打印系统10中的输送方向(或流动方向)。从图2中箭头所指的方向可以看出，物料先从多个送料机构41中被输送至打印头30中，然后通过挤出口31被挤出，并最终沉积在打印平台20上。
[0028]对于3D打印系统10所打印的物料的材质，本申请实施例不做具体限定。在一些实施例中，3D打印系统10可用于打印塑料和任何膏状的可以流动和挤出的材料。在一些实施例中，3D打印系统10可用于打印金属膏状材料(金属膏状材料可以通过在金属粉末中添加液态粘结剂形成)，陶瓷膏状材料(陶瓷膏状材料可以通过在陶瓷粉末中添加液态粘结剂形成)，有机高分子聚合物材料，无机膏状材料(如水泥，石膏浆料、泥浆料等)。在某些实施例中，3D打印系统10可用于打印的物料也可以是奶油、巧克力之类膏状的食品。更为具体地，在某些实施例中，3D打印系统10可用于打印如下材料形成的物料：聚乳酸(PLA)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多送料机构的3D打印系统，其特征在于，包括：多个送料机构，所述多个送料机构的物料输送流率的可调范围不同；打印头，用于利用所述多个送料机构输出的可流动的物料进行3D打印；控制部分，用于在打印同一物品的过程中，根据待打印部分对物料输送流率的变化范围的需求，从多个送料机构中选取相应的送料机构输送物料。2.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述多个送料机构用于对所述物品的同一分层中的不同部分进行打印。3.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统包括第一送料装置和第二送料装置，所述多个送料机构属于所述第二送料装置，所述3D打印系统还包括位于所述第一送料装置和所述第二送料装置之间的缓冲容器；所述第一送料装置用于将固态的物料转化成可流动的物料；所述缓冲容器用于存储所述第一送料装置输出的物料；所述第二送料装置用于将所述缓冲容器中的物料输送至所述打印头。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的3D打印系统，其特征在于，所述多个送料机构为多个螺杆式送料装置，所述3D打印系统还包括：温控装置，用于对所述多个螺杆式送料装置和所述打印头进行温度控制，使得所述打印头的温度高于所述多个螺杆式送料装置中的物料的温度。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的3D打印系统，其特征在于，所述多个送料机构将物料输送至所述3D打印系统的同一打印头。6.根据权利要求5所述的3D打印系统，其特征在于，所述多个送料机构中的任意一个送料机构与所述打印头之间设置有单向导通阀。7.根据权利要求6所述的3D打印系统，其特征在于，所述第一送料机构与所述打印头之间设置有物料流道，所述单向导通阀设置在所述物料流道和所述打印头之间。8.根据权利要求5
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7中任一项所述的3D打印系统，其特征在于，所述控制部分还用于在打印所述同一物品的过程中，控制所述多个送料机构在不同时间工作。9.根据权利要求1
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4中任一项所述的3D打印系统，其特征在于，所述多个送料机构将物料输送至所述3D打印系统的不同打印头。10.根据权利要求9所述的3D打印系统，其特征在于，所述控制部分还用于在打印所述同一物品的过程中，控制所述多个送料机构同时工作。11.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述多个送料机构包括第一送料机构和第二送料机构，所述第一送料机构的物料输送流率的可调范围为[Q1,Q2]，所述第二送料机构的物料输送流率的可调范围为[Q3,Q4]，其中Q1，Q2，Q3，Q4均为正数，且Q1小于Q3，Q4大于Q2，Q2大于Q3。12.根据权利要求11所述的3D打印系统，其特征在于，所述第一送料机构输送的物料通过所述3D打印系统的打印头的第一挤出口挤出，所述第二送料机构输送的物料通过所述3D打印系统的打印头的第二挤出口挤出，所述第一挤出口和所述第二挤出口的宽度均连续可调，且所述第一挤出口的厚度小于所述第二挤出口的厚度。13.根据权利要求11所述的3D打印系统，其特征在于，所述控制部分用于：当待打印部分对物料输送流率的变化范围的需求小于Q3时，控制所述第一送料机构送料；当待打印部
分对物料输送流率的变化范围的需求大于Q2时，控制所述第二送料机构送料；当待打印部分对物料输送流率的变化范围的需求在Q2和Q3之间时，控制所述第一送料机构送料或所述第二送料机构送料。14.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述多个送料机构为多个螺杆式送料装置。15.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述打印头具有宽度连续可调的挤出口。16.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，还包括：控制装置，用于控制所述3D打印系统的打印头的挤出口的宽度，使得所述挤出口的宽度随着物料填充区域的截面轮廓线的变化而变化。17.一种3D打印方法，其特征在于，所述3D打印方法应用于3D打印系统中，所述3D打印系统包括多个送料机构，且所述多个送料...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卫东，黄芃，
申请(专利权)人：苏州美梦机器有限公司，
类型：发明
国别省市：