[發(fā)明專(zhuān)利]用于3D打印設(shè)備的打印機(jī)單元和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880065060.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111194265B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·克羅斯;H·J·凱特拉里杰;P·T·S·K·曾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昕諾飛控股有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29C64/209
• 分類(lèi)號(hào): B29C64/209;B29C64/393;B29C64/118;B33Y10/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 董莘

一種用于3D打印設(shè)備的打印機(jī)單元(100)。打印機(jī)單元包括：打印機(jī)頭(105)，該打印機(jī)頭(105)包括噴嘴(110)，該噴嘴(110)被布置成沉積來(lái)自打印機(jī)單元的打印材料；壓力傳感器(120)，該壓力傳感器(120)被配置為感測(cè)來(lái)自打印材料的施加在打印機(jī)頭上的壓力；以及耦合到壓力傳感器的控制單元(130)。控制單元被配置為基于從由壓力傳感器感測(cè)到的壓力到打印機(jī)頭的期望速度的傳遞函數(shù)來(lái)控制打印機(jī)頭的速度，以便維持每長(zhǎng)度單位的所沉積的打印材料的打印材料的量的恒定沉積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及3D打印領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及用于3D 打印設(shè)備的打印機(jī)單元和打印方法。

背景技術(shù)

增材制造(有時(shí)也稱(chēng)為3D打印)，是指用于合成三維物體的過(guò)程。 3D打印由于其無(wú)需組裝或模制技術(shù)即可形成所需制品的快速原型制作能力，因此迅速獲得普及。

通過(guò)使用3D打印設(shè)備，可以在通常由計(jì)算機(jī)模型控制的多個(gè)打印步驟中以三維構(gòu)建制品或物體。例如，可以提供物體的切片3D模型，其中每個(gè)切片由3D打印設(shè)備在分立打印步驟中重新創(chuàng)建。

熔融絲加工(FFF)是最廣泛使用的3D打印工藝之一。FFF打印機(jī)通常使用熱塑性絲，其在熔融狀態(tài)時(shí)會(huì)從打印機(jī)的噴嘴中噴出。然后將材料逐層放置，以創(chuàng)建三維物體。FFF打印機(jī)速度相對(duì)較快，并且可以用于打印各種物體，甚至那些具有相對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的物體。

在3D打印期間，期望提供打印材料對(duì)于下層材料的充分粘附力，并且期望打印材料的沉積層具有可預(yù)測(cè)的層厚度和層寬度。因此，沉積層可以可被提供作為相對(duì)光滑、均勻的表面。

將理解的是，打印噴嘴內(nèi)的熔融材料的壓力的變化可能導(dǎo)致FDM 3D打印的產(chǎn)品中的缺陷和/或美學(xué)不足。這些缺陷或不足的示例可以是材料表面粗糙度、起伏、不規(guī)則性等。在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了一種測(cè)量噴嘴壓力并試圖控制打印材料的饋送速度以試圖保持打印材料在噴嘴上施加的相對(duì)恒定壓力的方法。然而，應(yīng)該指出的是，由于饋送速度的校正立刻影響上述壓力，因此這種類(lèi)型的布置需要相對(duì)間接的控制布置。

因此，感興趣的是能夠沉積一層或多層打印材料從而產(chǎn)生相對(duì)光滑、均勻的層表面?zhèn)溥x解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是減輕上述問(wèn)題，并提供打印機(jī)單元和方法，該打印機(jī)單元和方法能夠沉積具有所期望的層厚度和層寬度的一層或多層打印材料，導(dǎo)致相對(duì)光滑、均勻的層表面。

該目的和其他目的通過(guò)提供具有獨(dú)立權(quán)利要求中的特征的打印機(jī)單元和方法而被實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中限定。

因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于3D打印設(shè)備的打印機(jī)單元。打印機(jī)單元包括打印機(jī)頭，該打印機(jī)頭包括噴嘴，該噴嘴被布置為沉積來(lái)自打印機(jī)單元的打印材料。打印機(jī)單元還包括壓力傳感器，該壓力傳感器被配置為感測(cè)來(lái)自打印材料的施加在打印機(jī)頭上的壓力。此外，打印機(jī)單元包括耦合到壓力傳感器的控制單元，其中控制單元被配置為基于從由壓力傳感器感測(cè)到的壓力到打印機(jī)頭的期望速度的傳遞函數(shù)來(lái)控制打印機(jī)頭的速度速，以便保持每長(zhǎng)度單位的所沉積的打印材料的打印材料的量的恒定沉積。傳遞函數(shù)是遞增函數(shù)，以使得當(dāng)檢測(cè)到壓力增加時(shí)，打印速度將根據(jù)預(yù)定義的相關(guān)性增加，反之亦然。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于通過(guò)打印機(jī)單元3D打印物體的方法，該打印機(jī)單元包括打印機(jī)頭，該打印機(jī)頭包括被布置為沉積來(lái)自打印機(jī)單元的打印材料的噴嘴。該方法包括以下步驟：感測(cè)來(lái)自打印材料的施加在打印機(jī)頭上的壓力。該方法還包括以下步驟：基于從由壓力傳感器感測(cè)到的壓力到打印機(jī)頭的期望速度的傳遞函數(shù)來(lái)控制打印機(jī)頭的速度，以便保持每長(zhǎng)度單位的所沉積的打印材料的打印材料的量的恒定沉積。傳遞函數(shù)是遞增函數(shù)，以使得當(dāng)檢測(cè)到壓力增加時(shí)，打印速度將根據(jù)預(yù)定義的相關(guān)性增加，反之亦然。