[發明專利]三維打印控制

有效

• 申請號: 201880079203.0
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN111788062B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 喬拉·萊比戈;丹尼爾·吉爾伯特;保羅·霍普金森;邁克爾·加羅德
• 申請（專利權）人: 彩色3D材料公司
• 主分類號: B29C64/171
• 分類號: B29C64/171;B33Y40/00;B33Y50/02;B33Y80/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 韓峰;孫志湧

用于3D打印反應性組分以形成熱固性產物的三維(3D)物體生產系統和方法。本公開涉及使用具有包括一個或多個處理器的控制器的3D打印機來打印3D物體。本公開還提供了用于3D打印的3D物體生產系統和方法，包括基于反應性組分之間的反應速率來調整至少一個致動器的一個或多個參數以生產3D物體。

技術領域

本文的公開內容涉及三維打印控制方法和過程，并且還涉及用于執行并實現此類方法和過程的系統、裝置和設備。本公開內容還涉及使用控制器來控制熱固性產物的粘度、聚合度和長寬比并且基于對粘度、聚合度和長寬比的控制來打印3D物體。

背景技術

熔絲制造(FFF)，在本領域中也稱為熱塑性擠出、塑料噴射打印(PJP)、熔絲法(FFM)或熔融沉積成型，是增材制造工藝，其中材料被以連續層地擠出到平臺上以形成三維產物。通常，FFF使用被擠出到更低溫度的平臺上的熔融熱塑性材料。三維打印(3D打印)常常使用在3D打印完成之后容易從零件中溶解或移除的支撐結構。

使用熱塑性塑料的現有FFF技術的缺點包括單材料特性打印、有限的打印方向強度、有限的耐用性和有限的柔軟性。FFF通常不使用熱固性材料，因為在固化之前，單體是低粘度液體，并且在沉積時，固化液體會流動或分解成液滴，從而導致成品零件質量低且分辨率不合期望的低。在實踐中，利用熱固性材料來打印的嘗試已經要求添加填料(諸如無機粉末或聚合物)以在樹脂完全固化之前在樹脂中引發觸變行為。這些解決方案影響打印零件的最終特性。其它問題包括打印零件的分辨率控制不佳和混合系統的頻繁堵塞。

發明內容

可以描述的是，本文所述的示例性系統和方法可以通過控制或修改多種反應性組分中的一種或多種來控制或調整各種零件特性以提供用于在3D打印中使用的熱固性產物。例如，基于異氰酸酯屬性的來自異氰酸酯源的流量的一部分可以用于控制零件柔韌性、顏色、光學折射率等(例如，更具體地，更小的分子量(Mw)可以提供或賦予更剛性的材料，更高的Mw賦予更柔性的材料)。

另外，例如，基于多元醇屬性的來自多元醇源的流量的一部分可以用于控制零件柔韌性、顏色、光學折射率等(例如，更具體地，更小的分子量可以賦予或提供更剛性的材料，更高的Mw賦予更柔軟的材料)。更進一步地，例如，來自諸如產生氣體的發泡劑或反應性物種的氣體產生源的流量的一部分可以用于控制零件孔隙率或密度(例如，以創建受控“泡沫”)。

可以描述的是，示例性系統和方法可以包括或利用各種擠出熱固性物打印設備以在產生或創建3D物體時監視/修復各種問題、控制各種參數、或者控制環境條件。例如，擠出熱固性物打印設備可以被配置成通過檢測電機上的扭矩來檢測打印流管道/噴嘴中的阻塞(例如，使用扭矩上限來檢測超出工作范圍的粘度)，從而監視管道內的流動和/或打印設備內的壓力。對阻塞的檢測可以觸發對混合系統的改變或清潔。另外，例如，隨著材料離開打印頭，例如通過顏色檢測或化學檢測，可以檢測或確定混合質量(例如，使用計量泵來確保將正確比率的材料混合在一起或進行化學分析)，然后這可以用于延遲材料在零件上的沉積，將材料吹掃到吹掃區域中直到實現混合為止，并且/或者警告用戶。更進一步地，例如，可以檢測每種樹脂的壓力，并且必要時可以控制電機位移以實現期望的材料流速或者停止流動。換句話說，示例性系統和方法可以使用壓力反饋來監視實際的體積流量以與計算出的體積流量進行比較。更進一步地，例如，可以監視各種反應性組分或所得的熱固性產物的流動。更具體地，流動反饋可以用于監視實際的體積流量以與計算出的體積流量進行比較。更進一步地，例如，可以監視并在各種控制過程中使用被打印或創建的3D物體的重量。換句話說，打印設備可以被配置成檢測打印的重量并且泵送量與程序期望量保持一致。另外，可以驗證離開到平臺上的材料的量以與理論量匹配，使得例如，能夠進行校正或調整。更進一步地，例如，可以針對容器直徑適配壓力。更具體地，可以使用感測系統來補償在反應性材料的打印期間跨不同尺寸的器皿所需的壓力的梯度，并且另一測量裝置將確保一致的流量。