CN104890249B - 一种具有多喷嘴的 3d 打印装置及其打印方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有多喷嘴的3D打印装置及打印方法，所述具有多喷嘴的3D打印装置包括一个当前喷嘴判断单元，一个成品及刮板路径代码赋值单元，一个成品路径代码赋值单元，一个刮板路径代码赋值单元，一个当前喷嘴查询单元，以及一个使能单元。由于所述具有多喷嘴的3D打印装置具有上述的功能模块使得所述3D打印装置所具有的多个喷嘴在打印所述成品与刮板时的转换更合理，从而可以节省时间与提高效率，进而提供所述3D打印机的效率。本发明还提供一种具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种具有多喷嘴的3D打印装置及其打印方法。
背景技术
随着打印机技术的发展，能够打印三维立体物品的3D打印机逐渐兴起。传统喷墨打印机是将墨水喷到纸等载体上以显示一幅二维平面图像。而3D打印机不是依靠墨水来显示，而是依靠塑料、金属等实实在在的原材料。一般3D打印机将原材料加热软化后通过喷头喷射到特定区域。然后，3D打印机在接收计算机完成的一系列数字切片后，将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个三维固体物体成型。可见，3D打印机可以实现直接打印成型产品，从而提供了一种新的制造方式。
目前，FDM(Fused Deposition Modeling)工艺是一种3D打印机的分层制造技术，在模型的每一层依靠加热喷嘴融化喷嘴内部材料，喷挤出热熔丝，通过逐层的材料堆积最终实现模型的制造。传统三维打印机只具备一个喷嘴，一次只能打印一种材料，随着技术的发展，出现了具有多个喷嘴的打印机，可以在打印过程中使用多种材料进行打印。
当有多个喷嘴时，该多个喷嘴的转换策略以及打印时间的节省成为3D打印机的性能参数之一，因此其也成为设计高性能3D打印机的重要追求之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种简单转换策略与可节省打印时间的具有多喷嘴的3D打印装置及其打印方法，以满足上述需求。
一种具有多喷嘴的3D打印装置，其所打印的产品包括至少一个成品以及多个刮板，其中所述成品由所述3D打印装置打印K层形成，K≥1，K为自然数。所打印的每一层产品的产品代码包括成品路径代码与刮板路径代码。所述具有多喷嘴的3D打印装置包括：
一个当前喷嘴判断单元，用于判断当前喷嘴是否打印第K层产品，且判断该当前喷嘴打印第K层产品之后是否还会打印第K+1层产品；
一个成品及刮板路径代码赋值单元，用于经判断当前喷嘴既打印第K层产品又在打印第K层产品之后还会打印第K+1层产品，则将第K层的成品路径代码与刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
一个成品路径代码赋值单元，用于经判断当前喷嘴只打印第K层产品，则只将第K层的成品路径代码赋值给当前喷嘴；
一个刮板路径代码赋值单元，用于经判断当前喷嘴不打印第K层产品，但会打印第K+1层产品，则将第K层的刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
一个当前喷嘴查询单元，用于查询加载有路径代码值的每一个喷嘴；
一个使能单元，用于操纵查询到的当前喷嘴执行打印任务。
进一步地，所述成品与刮板间隔打印。
进一步地，所述多个刮板相互间隔打印。
进一步地，所述打印的多个刮板成一字型排列在所述成品的旁边。
进一步地，所述具有多喷嘴的3D打印装置还包括一个功能循环执行单元，所述功能循环执行单元用于在当前喷嘴打印完第K层产品或当前喷嘴既不打印第K层产品也不打印第K+1层产品时，重新执行所述当前喷嘴判断单元、所述成品及刮板路径代码赋值单元、所述成品路径代码赋值单元、所述刮板路径代码赋值单元、所述当前喷嘴查询单元、以及所述使能单元以打印第K+1层产品或处理下一个喷嘴的打印任务。
一种具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法，该所述3D打印装置所打印的产品包括一个成品以及多个刮板，其中所述成品由所述3D打印装置打印K层形成，K≥1，K为自然数。所打印的每一层产品的产品代码包括成品路径代码与刮板路径代码。所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法包括：
判断当前喷嘴是否打印第K层产品，且判断该当前喷嘴打印第K层产品之后是否还会打印第K+1层产品；
经判断当前喷嘴即打印第K层产品又在打印第K层产品之后还会打印第K+1层产品，则将第K层的成品路径代码与刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
经判断当前喷嘴不打印第K层产品，但会打印第K+1层产品，则将第K层的刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
经判断当前喷嘴只打印第K层产品，则只将第K层的成品路径代码赋值给当前喷嘴；
经判断当前喷嘴既不打印第K层产品也不打印第K+1层产品时，则重新执行以上所有步骤以处理下一个喷嘴的打印任务；
遍询每一个加载有第K层产品的路径代码的喷嘴；
让每一个加载有第K层产品的产品路径代码的喷嘴执行打印任务。
进一步地，在步骤让每一个加载有第K层产品的产品路径代码的喷嘴执行打印任务之后在打印完第K层产品后，重新执行上述所有步骤以打印第K+1层产品。
进一步地，所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法所打印的成品与刮板间隔设置。
进一步地，所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法所打印的多个刮板成一字型排列在所述成品的旁边。
进一步地，所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法所打印的成品与刮板间隔设置。
与现有技术相比，本发明所提供的具有多喷嘴的3D打印装置由于具有所述当前喷嘴判断单元，成品及刮板路径代码赋值单元，成品路径代码赋值单元，刮板路径代码赋值单元，以及当前喷嘴查询单元，一个使能单元使得所述3D打印装置所具有的多个喷嘴在打印所述成品与刮板时的转换更合理，从而可以节省时间与提高效率，进而提供所述3D打印机的效率。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明提供的一种具有多喷嘴的3D打印装置的原理框图。
图2是图1的具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明提供的一种具有多喷嘴的3D打印装置100的原理框图。所述具有多喷嘴的3D打印装置100所打印的产品包括至少一个成品以及多个刮板，其中所述成品由所述3D打印装置打印K层形成，K≥1，且K为自然数。所述多个刮板与成品间隔设置。在打印时，所述成品可以为一个，也可以打印多个。在本实施例中，仅为说明本发明，所述具有多喷嘴的3D打印装置100在一次打印过程中打印一个成品。该成品由多种热熔材料打印制成，因此，需要多个喷嘴来分别执行，然而，用于打印成品的所述热熔材料的种类不一定与所述3D打印装置所具有的喷嘴的个数相等，当然，可以想到的是，所述热熔材料的种类一定少于所述喷嘴的个数。另外，不是每一层一定都会用到所有的热熔材料，即不是每一层都会使用到所有的喷嘴去执行打印任务。因此需要对该多个喷嘴的打印策略进行编制以让该多个喷嘴有序地执行打印任务。
需要进一步说明的是，所述具有多喷嘴的3D打印装置100所打印的每一层产品都具有一个产品路径代码LayerCode(K)，该产品路径代码LayerCode(K)加载在所述多个喷嘴上，以让该多个喷嘴去执行该产品路径代码LayerCode(K)进而打印生成所述产品。在本发明中，所述产品路径代码LayerCode(K)包括成品路径代码ObjectCode(K)与刮板路径代码ScrapCode(K)。对于某一个喷嘴EN，其所打印的第K层产品所执行的产品路径代码则为LayerCode(N、K)，该LayerCode(N、K)＝ObjectCode(N、K)+ScrapCode(N、K)。
当某一个喷嘴执行成品路径代码时则打印所述成品。当某一个喷嘴不打印成品时，为了实现对喷嘴的更有效的清洁，并用掉了该喷嘴头部的热熔材料，以避免在成品上生成缝隙，该喷嘴则需执行刮板路径代码以打印该喷嘴所对应的刮板。下面则详细说明所述具有多喷嘴的3D打印装置100所包括的多个喷嘴的转换策略及转换方法。
如图1所示，所述具有多喷嘴的3D打印装置100包括一个当前喷嘴判断单元10，一个成品及刮板路径代码赋值单元11，一个成品路径代码赋值单元12，一个刮板路径代码赋值单元13，一个当前喷嘴查询单元14，一个使能单元15，以及一个功能循环执行单元16。可以想到的是，作为硬件的所述3D打印装置100及其具有的多个喷嘴未在图中示出，其为本领域技术人员所习知的现有技术。同时所述3D打印装置内部所具有的计算机硬件如中央处理器，存储器，输入输出接口，指令执行硬件或软件，程序执行的硬件或软件皆为任意一台3D打印装置所具有的常规设备，皆为本领域技术人员所习知，无需在本实施例中作特别说明。
需要说明的是，所述具有多喷嘴的3D打印装置100所打印的产品可以为任意产品，其打印参数输入在该具有多喷嘴的3D打印机100中。所述要打印的刮板即为避免所述多个喷嘴流出的材料粘在当前模型或成品上以及由于材料挤出不充分导致打印成品出现缝隙的现象而设计的。
所述当前喷嘴判断单元10用于判断当前喷嘴是否打印第K层产品，并且判断该当前喷嘴打印第K层产品之后是否还会打印第K+1层产品。因为不同的喷嘴填充有不同的热熔材料，当在打印第K层时，则通过该当前喷嘴判断单元10来判断该当前喷嘴是否打印第K层产品和是否打印第K+1层产品。当然所述当前喷嘴如果既不打印第K层产品也不打印第K+1层产品时，则所述当前喷嘴判断单元10则将下一个喷嘴作为当前喷嘴，此步骤将由所述功能循环执行单元16来执行，通过该功能循环执行单元16来让所述当前喷嘴判断单元10来处理下一个喷嘴。可以想到的是，在所述具有多喷嘴的3D打印装置100中，每一个喷嘴皆有自己的识别代码，每一个功能单元都是通过处理所述的识别代码来处理该识别代码所对应的喷嘴。
所述成品及刮板路径代码赋值单元11用于当经所述当前喷嘴判断单元10判断，所述当前喷嘴既打印第K层产品又在打印第K层产品之后还会打印第K+1层产品，则将第K层的成品路径代码与刮板路径代码赋值给当前喷嘴，即所述成品及刮板路径代码赋值单元11加载在当前喷嘴上的产品路径代码为LayerCode(N、K)，其中LayerCode(N、K)＝ObjectCode(N、K)+ScrapCode(N、K)。此时，当所述当前喷嘴在执行完成品路径代码ObjectCode(N、K)后，将会去打印所对应的刮板ScrapCode(N、K)。所述喷嘴打印的所述成品与刮板应当间隔打印。同时，所述多个喷嘴分别所打印的所述多个刮板相互间隔打印。另外，所述打印的多个刮板可以成一字型排列在所述成品的旁边。
所述成品路径代码赋值单元12用于当经所述当前喷嘴判断单元10判断，当前喷嘴只打印第K层产品，则只将第K层的成品路径代码赋值给当前喷嘴，则所述成品路径代码赋值单元12加载在当前喷嘴上的产品路径代码为LayerCode(N、K)，其中LayerCode(N、K)＝ObjectCode(N、K)。在这种情况下，当前喷嘴当只打印第K层的成品，因为不会打印第K+1层，因此也就不会再用到，故也不会因为其流出的材料粘在当前模型或成品上以及由于材料挤出不充分导致打印成品出现缝隙，进而也就不需要再去打印刮板，浪费时间，也增加喷嘴转换的复杂度。
所述刮板路径代码赋值单元13用于当经所述当前喷嘴判断单元10判断，当前喷嘴不打印第K层产品，但会打印第K+1层产品，则将第K层的刮板路径代码赋值给当前喷嘴，即该当前喷嘴不打印第K层产品，但其因为要打印第K+1层产品，因此其要打印第K层的刮板，因此所述所述刮板路径代码赋值单元12加载在当前喷嘴上的产品路径代码为LayerCode(N、K)，其中LayerCode(N、K)＝ScrapCode(N、K)+ObjectCode(N、K+1)。此时，当前喷嘴在其他喷嘴打印第K层产品时，其将只打印刮板。
所述当前喷嘴查询单元14用于查询加载有路径代码值的每一个喷嘴。经过上述的当前喷嘴判断单元10的判断，并根据不同的情形由所述成品及刮板路径代码赋值单元11，成品路径代码赋值单元12，以及所述刮板路径代码赋值单元13将不同情况所对应的产品路径代码加载到第K层所需要的每一个喷嘴上。然后通过该当前喷嘴查询单元14查询将加载有路径代码值的喷嘴的识别代码等信息传递给所述具有多喷嘴的3D打印装置100的中央处理器，等待下一步动作。
所述使能单元15则根据所述具有多喷嘴的3D打印装置100的中央处理器的命令操纵查询到的当前喷嘴执行打印任务，完成第K层产品的打印，包括第K层成品的打印与第K层刮板的打印。
所述功能循环执行单元16用于在当前喷嘴打印完第K层产品或当前喷嘴既不打印第K层产品也不打印第K+1层产品时，重新执行所述当前喷嘴判断单元10、所述成品及刮板路径代码赋值单元11、所述成品路径代码赋值单元12、所述刮板路径代码赋值单元13、所述当前喷嘴查询单元14、以及所述使能单元15以打印第K+1层产品或处理下一个喷嘴的打印任务。当经所述当前喷嘴判断单元10判断当前喷嘴既不打印第K层产品也不打印第K+1层产品时，即当前喷嘴不需要执行任何打印任务时，所述功能循环执行单元16便将下一个喷嘴，即将第N+1个喷嘴纳入到系统中进行识别并根据不同情况加载相对应的路径代码。同时当当前喷嘴打印完第K层产品时，需要打印第K+1层产品了，所述功能循环执行单元16便重新执行所述当前喷嘴判断单元10、所述成品及刮板路径代码赋值单元11、所述成品路径代码赋值单元12、所述刮板路径代码赋值单元13、所述当前喷嘴查询单元14、以及所述使能单元15以打印第K+1层产品，周而复始，直到打印完成所有层的成品与刮板，完成整个产品的打印。
如图2所示，所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法包括如下步骤：
S101：判断当前喷嘴是否打印第K层产品，且判断该当前喷嘴打印第K层产品之后是否还会打印第K+1层产品；
S102：经判断当前喷嘴即打印第K层产品又在打印第K层产品之后还会打印第K+1层产品，则将第K层的成品路径代码与刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
S103：经判断当前喷嘴不打印第K层产品，但会打印第K+1层产品，则将第K层的刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
S104：经判断当前喷嘴只打印第K层产品，则只将第K层的成品路径代码赋值给当前喷嘴；
S105：经判断当前喷嘴既不打印第K层产品也不打印第K+1层产品时，则重新执行以上所有步骤以处理下一个喷嘴的打印任务；
S106：遍询每一个加载有第K层产品的路径代码的喷嘴；
S107：让每一个加载有第K层产品的产品路径代码的喷嘴执行打印任务；
S108：让每一个加载有第K层产品的产品路径代码的喷嘴执行打印任务之后在打印完第K层产品后，重新执行上述所有步骤以打印第K+1层产品。
在步骤S102中，所述具有多喷嘴的3D打印装置100的打印方法所打印的成品与刮板间隔设置。同时所打印的多个刮板可以成一字型排列在所述成品的旁边。另外，所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法所打印的成品与刮板应当间隔设置。
与现有技术相比，本发明所提供的具有多喷嘴的3D打印装置及打印方法由于具有所述当前喷嘴判断单元10，成品及刮板路径代码赋值单元11，成品路径代码赋值单元12，刮板路径代码赋值单元13，以及当前喷嘴查询单元14，一个使能单元15使得所述3D打印装置所具有的多个喷嘴在打印所述成品与刮板时的转换更合理，从而可以节省时间与提高效率，进而提供所述3D打印机的效率。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡技术领域中技术人员依本发明的构思、现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有多喷嘴的3D打印装置，其特征在于：所述3D打印装置所打印的产品包括至少一个成品以及多个刮板，其中所述成品由所述3D打印装置打印K层形成，K≥1，K为自然数，所打印的每一层产品的产品代码包括成品路径代码与刮板路径代码，所述具有多喷嘴的3D打印装置包括：一个当前喷嘴判断单元，用于判断当前喷嘴是否打印第K层产品，且判断该当前喷嘴打印第K层产品之后是否还会打印第K+1层产品；
一个成品及刮板路径代码赋值单元，用于经判断当前喷嘴既打印第K层产品又在打印第K层产品之后还会打印第K+1层产品，则将第K层的成品路径代码与刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
一个成品路径代码赋值单元，用于经判断当前喷嘴只打印第K层产品，则只将第K层的成品路径代码赋值给当前喷嘴；
一个刮板路径代码赋值单元，用于经判断当前喷嘴不打印第K层产品，但会打印第K+1层产品，则将第K层的刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
一个当前喷嘴查询单元，用于查询加载有路径代码值的每一个喷嘴；
一个使能单元，用于操纵查询到的当前喷嘴执行打印任务。
2.如权利要求1所述的具有多喷嘴的3D打印装置，其特征在于：所述成品与刮板间隔打印。
3.如权利要求1所述的具有多喷嘴的3D打印装置，其特征在于：所述多个刮板相互间隔打印。
4.如权利要求1所述的具有多喷嘴的3D打印装置，其特征在于：所述打印的多个刮板成一字型排列在所述成品的旁边。
5.如权利要求1所述的具有多喷嘴的3D打印装置，其特征在于：所述具有多喷嘴的3D打印装置还包括一个功能循环执行单元，所述功能循环执行单元用于在当前喷嘴打印完第K层产品后，重新执行所述当前喷嘴判断单元、所述成品及刮板路径代码赋值单元、所述成品路径代码赋值单元、所述刮板路径代码赋值单元、所述当前喷嘴查询单元、以及所述使能单元以打印第K+1层产品。
6.一种具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法，其特征在于：所述3D打印装置所打印的产品包括一个成品以及多个刮板，其中所述成品由所述3D打印装置打印K层形成，K≥1，K为自然数，所打印的每一层产品的产品代码包括成品路径代码与刮板路径代码，所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法包括：
判断当前喷嘴是否打印第K层产品，且判断该当前喷嘴打印第K层产品之后是否还会打印第K+1层产品；
经判断当前喷嘴即打印第K层产品又在打印第K层产品之后还会打印第K+1层产品，则将第K层的成品路径代码与刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
经判断当前喷嘴不打印第K层产品，但会打印第K+1层产品，则将第K层的刮板路径代码赋值给当前喷嘴；
经判断当前喷嘴只打印第K层产品，则只将第K层的成品路径代码赋值给当前喷嘴；
经判断当前喷嘴既不打印第K层产品也不打印第K+1层产品时，则重新执行以上所有步骤以处理下一个喷嘴的打印任务；
遍询每一个加载有第K层产品的路径代码的喷嘴；
让每一个加载有第K层产品的产品路径代码的喷嘴执行打印任务。
7.如权利要求6所述的具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法，其特征在于：在步骤让每一个加载有第K层产品的产品路径代码的喷嘴执行打印任务之后在打印完第K层产品后，重新执行上述所有步骤以打印第K+1层产品。
8.如权利要求6所述的具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法，其特征在于：所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法所打印的成品与刮板间隔设置。
9.如权利要求7所述的具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法，其特征在于：所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法所打印的多个刮板成一字型排列在所述成品的旁边。
10.如权利要求7所述的具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法，其特征在于：所述具有多喷嘴的3D打印装置的打印方法所打印的成品与刮板间隔设置。
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