[發明專利]一種基于粘性液體擠出的3D打印延遲補償方法及其系統

有效

• 申請號: 202010198298.7
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111347666B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 田曉青;汪圣宜;馬丁逸飛;韓江;夏鏈
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/386;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明公開了一種基于粘性液體擠出的3D打印延遲補償方法及其系統。該方法包括：對運動控制平臺進行調平，選擇工藝參數；確定打印圖案以及擠出頭的高度和擠出速度，打印路徑和速度；打印出多個三維打印樣品；先測量三維打印樣品中的路徑寬度，再計算同一垂直位置點的路徑寬度比例，最后將變化函數作為延遲函數；定義速度補償函數并進行補償；確定穩態時擠出頭的移動速度與高度之間的函數關系；建立打印路徑寬度的數學模型；對擠出頭的擠出速度和擠出量進行補償。本發明可實現速度規劃，提高打印的路徑均勻度，降低因材料擠出與平臺運動之間的不同步而引起打印缺陷，提高打印質量，實現打印路徑寬度的可控性，實現特定功能，滿足打印需求。

技術領域

本發明涉及打印機數據處理技術領域的一種延遲補償方法，尤其涉及一種基于粘性液體擠出的3D打印延遲補償方法，還涉及應用該方法的基于粘性液體擠出的3D打印延遲補償系統。

背景技術

三維立體打印機，也稱3D打印機，是快速成型的一種工藝設備，其采用層層堆積的方式分層制作出三維模型。3D打印機的運行過程類似于傳統打印機，只不過傳統打印機是把墨水打印到紙質上形成二維的平面圖紙，而三維打印機是把液態光敏樹脂材料、熔融的塑料絲、石膏粉等材料通過噴射粘結劑或擠出等方式實現層層堆積疊加形成三維實體。

傳統的以粘性液體為材料的產品的生產方法(如注塑等)有許多限制和缺點，如生產周期長、成本高以及不能制造高度復雜和完整的結構等。為了解決這些缺點，近年來，以粘性液體為擠出材料的3D打印技術的研究得到了關注。現有的以粘性液體為擠出材料的3D打印技術，在打印過程中，運動平臺的控制與粘性液體擠出控制是相對獨立的兩個系統，雖然在數控控制指令同時給出，但由于粘性液體在擠出過程中由于粘性液體與擠出頭內壁的摩擦、粘滯等因素的存在，導致材料擠出與平臺運動之間的不同步，從而引起路徑粗細不均勻以及結點等打印缺陷，導致打印質量降低，無法達到預期效果。

發明內容

為解決現有的3D打印方法中材料擠出與平臺運動之間的不同步而導致打印質量低的技術問題，本發明提供一種基于粘性液體擠出的3D打印延遲補償方法及其系統。

本發明采用以下技術方案實現：一種基于粘性液體擠出的3D打印延遲補償方法，其應用于一種3D打印機中；所述3D打印機包括運動控制平臺、氣壓調節裝置、擠出頭以及容器；擠出頭用于將位于容器中的粘性液體擠出在運動控制平臺上并成型至少一個三維打印產品；氣壓調節裝置用于調節容器的氣壓，以改變擠出頭的擠出速度；

所述延遲補償方法包括以下步驟：

對運動控制平臺進行調平，并選擇3D打印工藝參數；

根據所述3D打印工藝參數，確定打印圖案以及擠出頭的高度H和擠出速度，并定義打印路徑和打印速度；

根據所述打印路徑和打印速度，通過所述3D打印機打印出多個三維打印樣品；

先測量所述三維打印樣品中的路徑寬度，再計算以單位時間內擠出頭所移動的路徑長度為測量間距的同一垂直位置點的路徑寬度比例，最后將所述路徑寬度比例的變化函數作為延遲函數G(t)；

定義擠出頭的速度補償函數：并對擠出頭的移動速度進行補償；式中，V'為擠出頭的實時移動速度，V為在路徑寬度達到穩態時擠出頭的移動速度；

確定路徑寬度達到穩態時擠出頭的移動速度與擠出頭的高度之間的函數關系W(V，H)；

建立所述3D打印機的打印路徑寬度L的數學模型：L＝G(t)×W(V，H)；

根據所述數學模型中打印路徑寬度L的變化量，通過氣壓調節裝置對擠出頭的擠出速度和擠出量進行補償。