【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种3d打印机挤出机单元和一种包括3d打印机挤出机单元的3d打印机。
技术介绍
1、3d打印被视为一种用于允许以成本有效的方式灵活地生产有限版本的组件和产品的方式。
2、广泛采用的3d打印技术中的一个是熔融沉积建模(fdm)。在fdm中，将一卷热塑性细丝馈送到挤出头，将其加热，并且经由喷嘴以熔融形式将其挤出。熔融材料被挤压成细股，并且在预定位置处逐层沉积，以形成物体。新沉积的层与先前沉积的层融合。
3、在理想情况下，在挤出过程中可以完全控制所有相关温度参数，例如挤出层、收集层的温度、打印平台中每个位置处的环境温度。然而，真实世界中的情况并非如此，在真实世界中，温度参数很难控制，并且取决于各种各样的参数，诸如打印零件的几何形状、选择的刀具路径和周围环境。这些问题对于在热管理中提供较少功能的小型打印机来说更为明显。
4、us10265911 b1公开了用于使用用于三维打印的基于图像的监测和反馈系统的装置和技术。在一些方面，相机捕获正在打印的对象的图像，并且图像处理系统将图像与基准图像进行比较，以检测和校正对象与基准之间的差异。校正可以实时进行，也可以被应用于后续打印。其他方面包括校准系统，该系统打印预定义测试对象并且将它们与基准进行比较，以确保打印机操作参数被正确设置。该比较可以由用户手动执行，或者作为图像处理系统的一部分自动执行。
5、然而，监测3d打印过程的温度和热管理仍然是一个问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的
2、根据本专利技术的第一方面，该目的和其他目的通过一种用于3d打印机的3d打印机挤出机单元来实现，该3d打印机挤出机单元包括：
3、被配置用于接收打印材料并且沉积上述打印材料的打印喷嘴，
4、被布置在打印喷嘴处或附近并且被配置用于测量由打印喷嘴在第一位置处沉积的打印材料的第一温度的第一温度传感器，
5、被布置在打印喷嘴处或附近并且被配置用于测量由打印喷嘴在第二位置处沉积的打印材料的第二温度的第二温度传感器，并且其中第一位置不同于第二位置，以及
6、通信地连接到第一温度传感器和第二温度传感器并且被配置为进行以下操作的处理单元：
7、从第一温度传感器和第二温度传感器接收传感器数据，其中传感器数据包括第一温度和第二温度，
8、将传感器数据与预定义阈值数据进行比较，以及
9、基于传感器数据与预定义阈值数据之间的比较来生成警报和用于控制3d打印机的一个或多个打印参数的控制指令中的一项或多项。
10、因此，处理单元可以监测温度，并且在温度离开或偏离可接受范围的情况下，其通知操作者或者直接控制3d打印机的一个或多个打印参数以校正温度误差，从而避免处理误差。此外，通过设置两个温度传感器以测量不同位置处的温度，有利于至少一个传感器具有由打印喷嘴沉积的打印材料的良好视场，尤其是在打印复杂几何结构的情况下，并且将传感器布置成在不同位置上进行测量以获取良好视场可以是至关重要的。具有良好视场有助于实现良好的信噪比，从而允许对所收集的信号进行进一步分析。因此，提供了一种能够改进热管理的3d打印机挤出机单元。
11、打印喷嘴可以被配置用于但不限于熔融沉积建模(fdm)。打印喷嘴可以被配置为接收热塑性细丝，加热细丝以熔融细丝，然后通过打印喷嘴挤出经熔融的细丝以沉积经熔融的细丝。将经熔融的细丝逐层沉积以获取期望形状。
12、第一温度传感器和第二温度传感器可以布置在打印喷嘴处或附近。第一温度传感器和第二温度传感器可以被布置为在打印过程期间与打印喷嘴一起移动。
13、当使用第一位置不同于第二位置的措辞时，意图通常是涵盖每个位置星座，例如包括位于打印喷嘴的相对侧的第一位置和第二位置，或者位于打印喷嘴的同一侧的第一位置和第二位置。在这方面，应当注意，第一位置与第二位置之间的微小交叠是可接受的。优选地，位置彼此不同以实现温度传感器的不同视场。
14、可以对传感器信号信息执行传感器数据与预定义阈值数据的比较。因此，可以省略将传感器信号信息转换成温度的过程(这将需要详细分析)。
15、替代地，可以通过处理单元解释传感器数据以将其转变或转换为温度来执行传感器数据与预定义阈值数据的比较。然而，出于参考目的，这可能需要一些假定或预定附加值。在这种情况下，传感器数据可以是温度数据，并且预定义阈值数据可以是预定义温度阈值。因此，在一个实施例中，处理单元可以被配置为：通过解释传感器数据以提供温度数据并且将温度数据与预定义温度阈值数据进行比较，来将传感器数据与预定义阈值数据进行比较。
16、尽管仅提及第一温度传感器和第二温度传感器，但3d打印机挤出机单元可以包括三个、四个、五个或更多个温度传感器，每个温度传感器被配置用于测量不同位置处沉积材料的温度。
17、处理单元是包括适于执行本文所述功能的任何电路和/或设备的单元。控制单元可以包括通用或专有的可编程微处理器，诸如数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、可编程逻辑阵列(pla)、现场可编程门阵列(fpga)、专用电子电路等、或其组合。处理单元可以包括发射器、接收器和/或用于传输和接收信号的收发器。
18、预定义阈值数据可以是不应当被超过的最大温度，和/或可以是第一温度和/或第二温度应当保持在其之上的最小温度。预定义阈值数据可以是不应当被超过的温度范围。预定义阈值数据可以是在打印过程开始之前确定的预定的预定义阈值数据。
19、预定义阈值数据可以包括预先记录的传感器数据，该预先记录的传感器数据来自由3d打印机执行的批准的先前打印过程。
20、因此，实现了用于确定正确的预定义阈值数据的简单方法。此外，通过使用来自先前打印过程的传感器数据，考虑了不同3d打印机中的固有差异，从而实现了适用于多种3d打印机的方法。此外，还通过使用预先记录的传感器数据来考虑可能严重影响打印过程的结果的环境条件。
21、先前打印过程的批准可以由操作者执行，例如通过观察和/或手动测量。替代地，批准可以自动进行，例如通过将打印过程的成品与期望产品的建模点云进行比较。在本公开的上下文中，批准的打印过程应当被理解为产生已经通过预设质量标准的产品的打印过程。
22、预定义阈值数据可以被设置为取决于预先记录的传感器数据的范围，例如通过将预定义阈值数据设置为与预先记录的传感器数据相差少量的范围，诸如与预先记录的传感器数据相差0摄氏度至5摄氏度。
23、处理单元还可以被配置为：
24、将传感器数据与噪声阈值进行比较，以及
25、如果没有超过噪声阈值，则基于传感器数据与噪声阈值之间的比较来丢弃传感器数据。
26、因此，基于与噪声阈值的比较来丢弃数据可以确保进一步的处理，并且结论不会错误地基于具有低信噪比的低质量数据。
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【技术保护点】
1.一种用于3D打印机的3D打印机挤出机单元(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的3D打印机挤出机单元，其中所述预定义阈值数据包括预先记录的传感器数据，所述预先记录的传感器数据来自由所述3D打印机执行的批准的先前打印过程。
3.根据权利要求1或2所述的3D打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和/或所述第二温度传感器(4)是IR传感器。
4.根据权利要求3所述的3D打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和/或所述第二温度传感器(4)包括用于屏蔽杂散IR辐射的冷屏蔽件(31，41)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元，其中所述处理单元(5)被配置为：
6.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元，其中受控温度以0.1摄氏度至5摄氏度的幅度和0.1Hz至10Hz的频率被调制。
7.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和/或所述第二温度传感器(4)是接触式温度传感器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印
9.根据权利要求9所述的3D打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和所述第二温度传感器(4)中的至少一项选自包括接触式温度传感器和有刷/滑动温度传感器的组，并且其中接触力被施加到所述第一传感器和所述第二传感器中的至少一项以提供相应传感器与所述3D打印材料之间的接触，所述接触力被选择为小于被确定为使所述3D打印材料变形的力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元，其中所述打印喷嘴(2)包括喷嘴开口(21)，并且其中所述第一温度传感器(3)和所述第二温度传感器(4)位于所述喷嘴开口处或附近的位置中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元，其中所述打印喷嘴(2)包括喷嘴开口(21)，并且其中所述第一温度传感器(3)和所述第二温度传感器(4)中的至少一项位于所述喷嘴开口的2cm内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元，还包括：
13.根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元，其中所述处理单元(5)被配置为：通过解释所述传感器数据以提供温度数据并且将所述温度数据与预定义温度阈值数据进行比较，来将所述传感器数据与预定义阈值数据进行比较。
14.一种3D打印机，包括根据前述权利要求中任一项所述的3D打印机挤出机单元(1)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于3d打印机的3d打印机挤出机单元(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的3d打印机挤出机单元，其中所述预定义阈值数据包括预先记录的传感器数据，所述预先记录的传感器数据来自由所述3d打印机执行的批准的先前打印过程。
3.根据权利要求1或2所述的3d打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和/或所述第二温度传感器(4)是ir传感器。
4.根据权利要求3所述的3d打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和/或所述第二温度传感器(4)包括用于屏蔽杂散ir辐射的冷屏蔽件(31，41)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印机挤出机单元，其中所述处理单元(5)被配置为：
6.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印机挤出机单元，其中受控温度以0.1摄氏度至5摄氏度的幅度和0.1hz至10hz的频率被调制。
7.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和/或所述第二温度传感器(4)是接触式温度传感器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印机挤出机单元，其中所述第一温度传感器(3)和所述第二温度传感器(4)中的至少一项选自包括非接触式温度传感器、热电堆、接触式温度传感器和有刷/滑动温度传感器的组。
【专利技术属性】
技术研发人员：H·H·P·戈曼斯，M·A·德桑贝，S·马迪扎德哈格达姆，V·奥辛，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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