[發明專利]一種微滴噴射3D打印長度尺寸預測方法有效

申請號：	201810111481.1	申請日：	2018-02-05
公開（公告）號：	CN108407304B	公開（公告）日：	2020-04-24
發明（設計）人：	陳從平;呂添;胡瓊;何枝蔚;鄧揚	申請（專利權）人：	三峽大學
主分類號：	B29C64/386	分類號：	B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
代理公司：	宜昌市三峽專利事務所 42103	代理人：	李登橋
地址：	443002***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種噴射打印長度尺寸預測方法
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【說明書】：

本發明提供一種微滴噴射3D打印長度尺寸預測方法，首先通過調節打印工藝參數進行可成滴性噴射試驗，確保打印材料能以單個微滴的形式連續噴出，并得到期望大小的微滴，后測量單個微滴固化后的直徑，然后結合打印設計的工藝需求，通過相關打印控制軟件輸入參數，包括微滴噴射頻率、噴嘴運動速度和加速度，噴嘴離打印界面的高度；最后將以上所有參數代入本發明所提供的的計算模型，可實時計算出已打印的當前層輪廓長度尺寸，可為微滴噴射式3D打印長度控制提供預測模型和參考依據。

技術領域

本發明涉及3D打印長度尺寸在線估計方法，具體涉及到一種微滴噴射3D打印長度尺寸預測方法，用于在微滴噴射3D打印過程中在線預測當前層已打印的直線輪廓長度。

背景技術

微滴噴射3D打印是一種新興的快速成形技術，它通過可控方式將流體類打印材料從噴嘴以均勻微滴的形式高頻連續噴出，并按設計軌跡逐層疊加而構造實體，其具有材料選擇面廣，成本相對較低，操作方便等優點，已成為3D打印領域主流技術之一。

然而，目前微滴噴射3D打印的形貌精度難以控制，在高精度要求場合，例如含復雜微觀結構的構件等，需要對已打印成形的構件進行二次修形。從機理而言，尺寸誤差是逐層累積、甚至由各層中微小輪廓單元誤差逐步累積形成的，因而需要對打印過程中的單元軌跡(如直線、圓弧、曲線等)的尺寸進行實時控制。然而，在打印過程中微單元的實際尺寸無法在線測量，不能獲得實時的打印誤差，導致不能對誤差實時控制或補償，因而需要通過構建既符合實際打印過程機理、且有足夠精度又易于實現的軟測量模型對已打印尺寸進行實時估計(或預測)，以替代實際測量過程，并將預測結果與設計結果進行實時比較，為控制提供數據依據。

發明內容

為解決微滴噴射3D打印尺寸不能在線測量的問題，本發明提供一種微滴噴射3D打印長度尺寸預測方法，用以在線預測當前層已打印的長度尺寸。

為了解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種微滴噴射3D打印長度尺寸預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)確定單個打印微滴固化后的直徑：通過調節打印工藝參數進行可成滴性噴射試驗，確保打印材料能以單個微滴的形式連續噴出，并得到期望大小的微滴，后測量單個微滴固化后的直徑；

步驟2)其他打印參數設置或確定：結合打印設計的工藝需求，通過相關打印控制軟件輸入參數，包括微滴噴射頻率、噴嘴運動速度和加速度，噴嘴離打印界面的高度。

當前層已打印的長度L的計算公式為：

其中：f為微滴噴射頻率，u_x為噴嘴水平運動速度(同時也為微滴從噴嘴噴出時刻的速度，與噴嘴當時運動的水平速度相同)，u_y為微滴噴出噴嘴時刻豎直向下的運動速度(固定值)，n為當前層已經打印的微滴個數，a為噴嘴水平方加速度，D為單個微滴固化后直徑，g為重力加速度，h為噴嘴離打印界面的高度。

本發明有如下有益效果：

本發明提供的一種噴射式3D打印長度尺寸預測方法，實際應用中，首先通過試加工獲得理想微滴直徑，然后在設備自帶的打印軟件中設置需要的工藝參數，后可通過本發明的方法直接計算出當前層已打印的尺寸長度。實際使用表明，本發明的預測精度在微米級尺度下可達97.31％，完全可用于在線預測。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為微滴噴3D打印直線輪廓原理示意圖。