基于分区温控的3D打印系统技术方案

本申请提供一种3D打印系统，该3D打印系统包括：物料输送系统；位置固定的打印头，与物料输送系统连接，用于挤出物料；可移动的腔室，具有侧壁，侧壁围成的空间内设置有成形平台；中隔板，位于物料输送系统和腔室之间，且围绕打印头布置；第一加热部件，用于对中隔板进行加热，形成被加热的第一区域；控制部，与打印头和第一加热部件电连接，用于在打印过程中控制腔室相对打印头移动，使得物料沉积在成形平台的不同位置；并随着腔室的移动改变第一区域，使得第一区域与腔室当前所处的区域对应。该3D打印系统能够实现分区温控，从而可以降低能耗。从而可以降低能耗。从而可以降低能耗。

【技术实现步骤摘要】
基于分区温控的3D打印系统
[0001]本申请要求于2021年4月28日递交的申请号为202110469563.5、申请名称为“基于分区温控的3D打印系统及其控制方法”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，更为具体地，涉及一种3D打印系统。

技术介绍

[0003]基于材料挤出的3D打印技术，如熔融沉积成形(fused deposition modeling，FDM)，在3D打印领域具有广泛的应用。
[0004]材料挤出技术通常需要将物料加热至熔融状态，然后通过打印头将熔融状态的物料挤出到成形平台上，熔融状态的物料在成形平台上逐层沉积并凝固在一起形成3D打印件。
[0005]然而熔融物料的凝固过程受环境温度的影响比较大。若环境温度太高，则沉积的熔融物料不容易凝固，导致打印件容易出现坍塌与拉丝现象。若环境温度太低，沉积的熔融材料凝固太快，会导致层间粘接不牢靠，零件有开裂的倾向。因此，如何对挤出的物料进行准确地温度控制一直是这个领域的研究热点。

技术实现思路

[0006]第一方面，提供一种3D打印系统，包括：物料输送系统，用于输送熔融态的物料；位置固定的打印头，与所述物料输送系统连接，用于挤出所述物料；可移动的腔室，具有侧壁，所述侧壁围成的空间内设置有成形平台，所述成形平台用于承载所述打印头挤出的物料；中隔板，位于所述物料输送系统和所述腔室之间，且围绕所述打印头布置；第一加热部件，用于对所述中隔板进行加热，形成被加热的第一区域；控制部，与所述打印头和所述第一加热部件电连接，用于在打印过程中控制所述腔室相对所述打印头移动，使得所述物料沉积在所述成形平台的不同位置；并随着所述腔室的移动改变所述第一区域，使得所述第一区域与所述腔室当前所处的区域对应。
[0007]第二方面，提供一种3D打印系统的控制方法，所述3D打印系统包括：物料输送系统，用于输送熔融态的物料；位置固定的打印头，与所述物料输送系统连接，用于挤出所述物料；可移动的腔室，具有侧壁，所述侧壁围成的空间内设置有成形平台，所述成形平台用于承载所述打印头挤出的物料；中隔板，位于所述物料输送系统和所述腔室之间，且围绕所述打印头布置；第一加热部件，用于对所述中隔板进行加热，形成被加热的第一区域；所述控制方法包括：控制所述腔室相对所述打印头移动，使得所述物料沉积在所述成形平台的不同位置；并控制所述第一区域随着所述腔室的移动改变，使得所述第一区域与所述腔室当前所处的区域对应。
[0008]本申请实施例为3D打印系统提供了一种分区温控方案，能够对熔融物料进行准确
地温控，并降低能耗。
附图说明
[0009]图1是本申请实施例提供的3D打印系统的结构示意图。
[0010]图2是图1中的3D打印系统中的第一加热部件对中隔板进行分区加热的示意图。
[0011]图3是图1中的3D打印系统中的第一加热部件对中隔板进行分区加热的另一示意图。
[0012]图4是本申请实施例提供的3D打印系统的另一个结构示意图。
[0013]图5是本申请实施例提供的3D打印系统的控制方法的流程示意图。
[0014]图6是本申请实施例提供的3D打印系统的控制方法的另一流程示意图。
具体实施方式
[0015]3D打印系统通常将成形平台设置在成形温控室内。现有的3D打印系统的成形温控室的位置是固定的。在打印过程中，成形平台会在成形温控室限定的空间内进行移动，例如成形平台可以在该空间内相对于打印头沿着竖直方向和/或平面方向移动。
[0016]上述系统设计方式要求成形温控室的空间足够大，以满足成形平台的运动需求。对空间较大的成形温控室进行整体温控，一方面增大了温控的难度，另一方面也有能耗高的问题。
[0017]具体地，当3D打印系统需要打印的物件体积较大时，例如，3D打印系统采用能够支持一次性面成形的挤出口(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，相关描述可以参见WO2018/205149A1，WO2020/087359A1等)打印超大型零件时，成形平台必然需要更大的移动空间。在此类场景下，上述问题显得尤为突出。
[0018]上述能够支持一次性面成形的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挤出口，进而可以通过一次单向运动完成整个截面或截面中部分连通区域的物料填充，具有这种挤出口特征的3D打印方式可以称为“熔融面沉积3D打印”(Fused sheet deposition 3D printing，简称FSD)。
[0019]为了解决上述问题，本申请实施例提供一种3D打印系统。如图1所示，该3D打印系统包括物料输送系统1、打印头2、腔室3、成形平台4、中隔板5、第一加热部件6以及控制部7。
[0020]物料输送系统1可用于输送熔融态的物料。例如，该物料输送系统1可以是一级或多级螺杆送料装置形成的物料输送系统，或者，该物料输送系统1可以是气压式物料输送系统或者活塞式物料输送系统。物料输送系统1可以将固态的物料加热至熔融状态，或者说可流动状态，并将熔融物态的物料(下文简称熔融物料)运输至打印头2。
[0021]打印头2与物料输送系统1连接(流体连接)。打印头2可以是位置固定的打印头。例如可以固定在图1所示的中隔板5上，当然也可以采用其他方式固定。打印头2上设有出料口(图中未示出)。出料口也可以称为挤出口，打印头2可以通过出料口向外挤出熔融物料。如图1所示，打印头2可以从中隔板5向下伸出一个非常小的固定距离，从而将打印头2的出料口置于成形平台4的上方，并尽可能地接近成形平台4。
[0022]本申请对于打印头2的出料口的结构形式不做具体限定。例如，出料口可以是长度
可变的出料口。作为一个示例，出料口可以随着待打印区域(或待打印截面，其形状可以是不规则的形状)的截面轮廓的变化而变化，从而一次性将该打印区域打印或填充完整。换句话说，在打印某块区域的过程中，出料口在长度方向的两端在竖直方向可以始终与该区域的截面轮廓线对准。这种打印方式可以称为基于面成形的打印方式(区别于传统的逐道次的线成形打印方式)。
[0023]腔室3具有侧壁31。侧壁31围成空间32，成形平台4位于空间32内。该腔室3的侧壁可以呈矩形，也可以呈圆柱状或圆筒状。腔室3可用来控制成形平台4上的物料的温度，因此，该腔室3可以称为控温筒。
[0024]腔室3是可移动的。例如，腔室3可以带动成形平台4一起进行平面运动(该平面指的是平行于中隔板底面的平面)。腔室3的移动的实现方式有多种，例如，可以在腔室3底部设置可移动平台，从而带动腔室3移动。该可移动平台例如可以利用皮带传动，也可以利用丝杠进行传动，本申请实施例对此并不限定。
[0025]腔室3的上端与中隔板5之间可以具有一定的距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印系统，其特征在于，包括：物料输送系统，用于输送熔融态的物料；位置固定的打印头，与所述物料输送系统连接，用于挤出所述物料；可移动的腔室，具有侧壁，所述侧壁围成的空间内设置有成形平台，所述成形平台用于承载所述打印头挤出的物料；中隔板，位于所述物料输送系统和所述腔室之间，且围绕所述打印头布置；第一加热部件，用于对所述中隔板进行加热，形成被加热的第一区域；控制部，与所述打印头和所述第一加热部件电连接，用于在打印过程中控制所述腔室相对所述打印头移动，使得所述物料沉积在所述成形平台的不同位置；并随着所述腔室的移动改变所述第一区域，使得所述第一区域与所述腔室当前所处的区域对应。2.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，还包括：升降装置，位于所述成形平台的底部，用于在打印过程中控制所述成形平台随着所述物料的沉积而逐渐下降；第二加热部件，用于对所述腔室的侧壁进行加热，形成被加热的第二区域；所述控制部还用于随着所述成形平台的下降改变所述第二区域，使得所述第二区域与所述成形平台和所述中隔板之间的区域对应。3.根据权利要求2所述的3D打印系统，其特征在于，所述升降装置包括支撑所述成形平台的支撑杆，所述支撑杆内部设置有通风孔，用于冷却所述腔室的位于成形平台的底面以下的部分。4.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，还包括：第三加热部件，用于对所述成形平台加热。5.根据权利要求1所述的3D打印系统，其特征在于，所述中隔板、所述腔室的...

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