表征细丝特性并调整3D打印机参数以降低细丝沉积变化的设备、系统和方法技术方案

一种用于改进熔丝制造(FFF)的设备、系统和方法。可在生产细丝的过程中测量细丝的特性，并将该特性存储在存储器中以供3D打印机检索。3D打印机基于测量的特性根据需要调整打印设置，从而获得更好的打印质量。从而获得更好的打印质量。从而获得更好的打印质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表征细丝特性并调整3D打印机参数以降低细丝沉积变化的设备、系统和方法


[0001]本专利技术涉及增材制造，更具体地涉及表征细丝特性并调整3D打印机操作参数以最小化细丝沉积变化的设备、系统和方法。

技术介绍

[0002]增材制造，包括三维打印，不仅代表了打印技术发展中的一个非常重要的进步，还代表了例如产品研发能力、原型设计能力和实验能力的发展中的一个非常重要的进步。在可用的增材制造技术(统称为“3D打印”)中，熔丝制造(fused filament fabrication，“FFF”)打印是已开发的最重要的3D打印类型之一。
[0003]FFF是一种增材制造技术，其允许逐层创建3D元件，从打印元件的基底或底层开始并打印到顶层或最后一层。例如，通过加热热塑性细丝并将其挤出到连续的层中而形成这些层。简单地说，FFF系统包括打印头，该打印头具有通向受热喷嘴的材料引导件，其中，通过材料引导件馈送打印材料细丝。FFF系统还包括用于在X
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Y平面中移动打印头的X
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Y平面控件和打印平台，在该打印平台上打印基底，此外，当连续层被打印时，该打印平台在Z轴上移动。
[0004]更具体地说，FFF打印机喷嘴将热量传递到通过打印头的材料引导件接收的热塑性打印细丝，从而将打印细丝转换为半液体状态。通常，半液体热塑性塑料根据X
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Y平面挤出打印路径计划以可变尺寸的珠粒沉积，以构建元件的每个连续层。打印的珠粒/迹线尺寸可能会根据所打印零件的标准或方面而变化。此外，如果零件内需要结构支撑件，FFF打印机打印的迹线可能包括可移除材料。随后移除该可移除材料以形成框架，以在需要时在零件内提供支撑。因此，FFF可用于构建实验部件或功能部件的简单或复杂几何形状，例如用于原型、小批量生产、制造辅助等。
[0005]FFF打印机将细丝材料从卷轴馈送到打印头。一致的细丝直径对于在打印作业期间输送一致数量的细丝至关重要，因为每单位长度沉积的细丝所输送的细丝体积是细丝直径的函数。因此，如果直径与预期直径不同(例如，直径在所报告的细丝公差的最大侧或最小侧)，则沉积的细丝体积将过多或过少。当购买用于3D打印的细丝时，消费者可以购买直径公差更小的细丝，但是在细丝生产过程中，细丝直径的公差能够多小是有限制的。本领域中需要一种FFF打印机，该打印机根据馈送入机器的确切卷轴对打印机进行调整。通过补偿细丝直径的偏差，可以生产出更一致的打印零件。
[0006]本领域需要一种进行3D打印机调整的设备、系统和方法，以根据馈送到打印机的细丝的卷轴的特定信息补偿细丝直径的变化。

技术实现思路

[0007]所公开的示例性设备、系统和方法可用于进行3D打印机调整，以基于馈送到打印机的细丝的卷轴的特定信息补偿细丝直径的变化。
[0008]在一个实施例中，该设备包括细丝卷轴，其包括标记；感测装置，其被配置为读取该标记；第一存储器，其存储细丝卷轴的物理特性数据，通过读取标记可访问该物理特性数据；打印头，其被配置为通过材料引导件将打印材料细丝从卷轴馈送到加热喷嘴；X
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Y平面控件，其用于在X
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Y平面中移动打印头；打印平台，在其上打印基底；以及处理器，其用于基于该物理特性数据执行打印参数。
[0009]在一个实施例的系统中，用于生产打印材料细丝的系统包括挤出机，其包括传感器以测量离开挤出机的打印材料细丝的特性；卷轴器，其被配置为将细丝缠绕在卷轴上，该卷轴包括标记；以及存储器，其存储打印材料细丝的特性和标记，并将打印材料细丝的特性与标记链接起来，以通过3D打印机检索该打印材料细丝的特性，其中，该3D打印机被配置为基于打印材料细丝的特性修改打印参数。
[0010]根据一个实施例的方法包括以下步骤：提供打印头，该打印头被配置为通过材料引导件将打印材料细丝从卷轴馈送到加热喷嘴，提供用于在X
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Y平面中移动该打印头的X
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Y平面控件，以及提供在其上打印基底的打印平台；检测细丝卷轴标记；将该细丝卷轴标记与存储在第一存储器中的打印材料细丝的物理特性相关联；以及响应于该打印材料细丝的物理特性修改打印参数。
[0011]另一种方法包括挤出细丝并测量离开挤出机的该细丝的细丝材料特性；将该细丝缠绕到标记有标记的卷轴上；以及在存储器中存储所测量的细丝材料特性并链接到该标记，以供3D打印机检索，该3D打印机基于细丝材料特性修改打印参数。
附图说明
[0012]当结合附图进行考虑时，从以下实施例的详细描述中，本领域技术人员将很容易理解上述优点以及其他优点：
[0013]图1是示出细丝挤出过程的示意图。
[0014]图2是增材制造系统的示意正视图。
[0015]图3是细丝生产过程中细丝直径与时间单位的关系图。
[0016]图4是示出示例性计算和控制系统的示意图。
具体实施方式
[0017]以下详细描述和附图描述并说明了本专利技术的各种实施例。说明书和附图用于使本领域技术人员能够制造和使用本专利技术，而不旨在以任何方式限制本专利技术的范围。关于所公开的方法，所呈现的步骤本质上是示例性的，因此，步骤的顺序不是必要的或关键的。
[0018]此处所用的“一”和“一个”表示“至少有一项”存在；可能存在多个这样的项目。如本文所使用的，“实质上”是指“在相当程度上”、“很大程度上”或“近似地”，正如本领域技术人员根据本公开所理解的那样。为便于描述，在本文使用了空间上相对的术语，例如“前”、“后”、“内”、“外”、“底部”、“顶部”、“水平”、“纵向”、“上”、“下”、“侧”、“向上”、“向下”等，以描述一个元件或特征与图中所示的另一元件或特征的关系。除了图中所示的取向之外，空间上相对的术语可以意在包括使用或操作中的装置的不同取向。
[0019]尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语仅可用
于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。除非上下文中明确指出，否则此处使用的术语(如“第一”、“第二”和其他数字术语)并不意味着序列或顺序。因此，在不背离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件，区域，层或部分。
[0020]图1说明了细丝挤出过程100。过程100包括与挤出机103的入口连通的料斗102。应当理解，挤出机103可以是任何常规的挤出机，诸如单螺杆或双螺杆挤出机。挤出机103的出口与模具或排出部件105连通。模具105被配置为以期望的尺寸和形状从挤出机103排出材料101。模具105与冷却设备106连通。冷却设备106可以是任何冷却或传热设备，根据需要，能够在期望的时间内将材料101冷却到期望的温度。冷却槽108在上游方向上与冷却设备106连通，并且与在相对于材料101通过过程100的流动方向的下游方向上的细丝卷轴109本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种打印方法，所述方法包括：提供打印头，所述打印头被配置为通过材料引导件将打印材料细丝从卷轴馈送到受热喷嘴，提供用于在X
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Y平面中移动所述打印头的X
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Y平面控件，以及提供在其上打印基底的打印平台；检测细丝卷轴标记；将所述细丝卷轴标记与存储在第一存储器中的所述打印材料细丝的物理特性相关联；以及响应于所述打印材料细丝的物理特性修改打印参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述打印材料细丝的物理特性是所述打印材料细丝的直径。3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用激光测微计测量所述打印材料细丝的物理特性。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细丝卷轴标记是条形码、QR码或RFID之一。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修改打印参数的步骤还包括修改所述打印材料细丝的馈送速率。6.根据权利要求5所述的方法，其中，当细丝的直径大于目标直径时，所述打印材料细丝的馈送速率被减小，使得针对给定长度的所述打印材料细丝沉积所述打印材料细丝的目标体积，当所述细丝的直径小于所述目标直径时，所述打印材料细丝的馈送速率被增大，使得针对给定长度的所述打印材料细丝沉积所述打印材料细丝的所述目标体积。7.一种3D打印机，包括：细丝卷轴，其包括标记；感测装置，其被配置为读取所述标记；第一存储器，其存储所述细丝卷轴的物理特性数据，所述物理特性数据通过读取所述标记可访问；打印头，其被配置为通过材料引导件将打印材料细丝从卷轴馈送到受热喷嘴；X
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Y平面控件，其用于在X
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Y平面中移动所述打印头；打印平台，在其上打印基底；以及处理器，其用于基于所述物理特性数据执行打印参数。8.根据权利要求7所述的3D打印机，还包括存储物理特性查找表的第二存储器，其中，所述处理器基于所述物理特性数据和所述物理特性查找表的比较来执行打印路径。9.根据权利要求7所述的3D打印机，其中，所述感测装置是激光测微计。10.根据权利要求7所...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特，
申请(专利权)人：捷普有限公司，
类型：发明
国别省市：