CN107984748A - 用于三维物体打印机中的挤出机头的恒压细丝驱动器 - Google Patents

Abstract

一种增材制造系统包括联接到机械驱动器的致动器的滑动离合器，所述机械驱动器将固体挤出材料进给到用于将热塑性材料供应到挤出机头中的歧管的加热器中。致动器的速度可以设置成使致动器能够以略大于机械移动器的旋转速度的旋转速度操作。该配置使挤出机头的歧管中的热塑性材料的压力能够在预定范围内，无论挤出机头中打开多少个喷嘴。

Description

用于三维物体打印机中的挤出机头的恒压细丝驱动器

技术领域

本公开涉及用于三维物体打印机中的挤出机，并且更特别地，涉及通过挤出材料供应系统进给材料的挤出机。

背景技术

三维打印也称为增材制造，是从实质上任何形状的数字模型制造三维固体物体的过程。许多三维打印技术使用增材过程，其中增材制造装置在先前沉积层的顶部上形成部件的连续层。这些技术中的一些使用挤出机头，其将挤出材料(例如ABS塑料)软化或熔化成热塑性材料并且然后以预定图案发出热塑性材料。打印机典型地操作挤出机头以形成热塑性材料的连续层，其形成具有各种形状和结构的三维打印物体。在形成三维打印物体的每个层之后，热塑性材料冷却并硬化以将该层结合到三维打印物体的下层。该增材制造方法与主要依赖通过减材过程从工件去除材料的传统物体形成技术(如切割或钻孔)可区分。

热塑性材料储存在挤出机头中的歧管中。由挤出机头中的一个或多个喷嘴发出的热塑性材料的量在物体的生产期间变化。这些变化由挤出机头中的喷嘴的数量，挤出机头和物体支撑表面相对于彼此移动的速率，正形成的物体的面积，材料的温度等导致。歧管中的热塑性材料的波动流率影响材料的压力以便其输送通过一个或多个喷嘴。适当范围内的压力将是优选的，以使每个喷嘴能够发出适当形成的材料流。在热塑性材料的挤出期间将歧管中的压力保持在预定范围内的挤出机头将是有益的。

发明内容

一种新的装置使储存在挤出机头的歧管中的热塑性材料的压力能够保持在预定范围内。所述装置包括：挤出机头，所述挤出机头具有配置成储存热塑性材料的歧管，和至少一个喷嘴，来自所述歧管的热塑性材料能够通过所述至少一个喷嘴发出；加热器，所述加热器具有挤出材料能够穿过的通道，和至少一个加热元件，所述至少一个加热元件配置成热处理所述通道中的挤出材料以熔化挤出材料以形成热塑性材料，所述加热器中的所述通道流体地连接到所述挤出机头中的所述歧管以使热塑性材料能够进入所述歧管；致动器，所述致动器具有输出轴；机械移动器，所述机械移动器可操作地连接到所述致动器的所述输出轴以使所述致动器能够操作所述机械移动器，所述机械移动器定位成当所述致动器操作所述机械移动器时将力施加到挤出材料以将挤出材料从挤出材料的供给移动到所述加热器中的所述通道；以及滑动离合器，所述滑动离合器可操作地连接到所述致动器的所述输出轴以限制由所述机械移动器施加到挤出材料的力。

一种新的方法使储存在挤出机头的歧管中的热塑性材料的压力能够保持在预定范围内。所述方法包括：操作机械移动器以施加预定范围内的力以将挤出材料移动到加热器中；操作所述加热器以熔化挤出材料并形成热塑性材料，所述热塑性材料朝着挤出所述热塑性材料的挤出机头移动；以及用滑动离合器限制由所述机械移动器施加到挤出材料的力。

附图说明

在结合附图进行的以下描述中解释进给挤出机头的系统的前述方面和其它特征。

图1描绘了增材制造系统，其包括将挤出机头的歧管内的热塑性材料的压力保持在预定范围内的固体挤出材料进给系统。

图2是由图1的系统中的控制器实现的反馈系统的框图。

图3是由图1的系统中的控制器实现的替代反馈系统的框图。

图4是具有多喷嘴挤出打印头的现有技术的三维物体打印机的图，其不具有图1的固体挤出材料供给系统。

具体实施方式

为了本文中公开的装置的环境以及装置的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

当在本文中使用时，术语“挤出材料”是指软化或熔化以形成将由增材制造系统中的挤出机头发出的热塑性材料的材料。挤出材料包括但不严格限于形成三维打印物体的永久部分的“构建材料”和在打印过程期间形成临时结构以支撑构建材料的部分并且在完成打印过程之后可选地去除的“支撑材料”两者。构建材料的示例包括但不限于丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料，聚乳酸(PLA)，脂肪族或半芳族聚酰胺(尼龙)，包括悬浮碳纤维或其它聚集体材料的塑料，导电聚合物，以及任何其它形式的材料，其可以被热处理以产生适合通过挤出机头发出的热塑性材料。支撑材料的示例包括但不限于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)，聚乙烯醇(PVA)，以及在热处理后能够挤出的其它材料。在一些挤出打印机中，挤出材料作为通常称为“细丝”的连续长形材料线被供应。通过一个或多个辊从卷轴或其它供给牵拉挤出材料细丝并且将细丝进给到流体地连接到挤出机头内的歧管的加热器以固体形式提供该细丝。加热器软化或熔化挤出材料细丝以形成流动到歧管中的热塑性材料。当定位在喷嘴和歧管之间的阀打开时，热塑性材料的一部分从歧管流动通过喷嘴并且作为热塑性材料流发出。当在本文中使用时，应用于挤出材料的术语“熔化”是指挤出材料的任何温度升高，其软化或改变挤出材料的相以使热塑性材料能够在三维物体打印机的操作期间通过打印头中的一个或多个喷嘴挤出。熔化的挤出材料在该文件中也表示为“热塑性材料”。如本领域技术人员所认识到的，某些无定形挤出材料在打印机的操作期间不会转变为纯液体状态。

当在本文中使用时，术语“挤出机头”是指打印机的部件，其熔化单个流体室中的挤出材料并且将熔化的挤出材料提供给连接到一个或多个喷嘴的歧管。一些挤出机头包括阀组件，其可以电子地操作以使热塑性材料能够选择性地流动通过喷嘴。阀组件使一个或多个喷嘴能够独立地连接到歧管以挤出热塑性材料。当在本文中使用时，术语“喷嘴”是指挤出机头中的孔口，其流体地连接到挤出机头中的歧管，并且热塑性材料通过其朝着图像接收表面发出。在操作期间，喷嘴可以沿着挤出机头的处理路径挤出热塑性材料的大致连续的线性布置。控制器操作阀组件中的阀以控制连接到阀组件的哪些喷嘴挤出热塑性材料。喷嘴的直径影响挤出热塑性材料的线的宽度。不同的打印头实施例包括具有孔口尺寸的范围的喷嘴，较宽的孔口产生的线具有的宽度大于由较窄孔口产生的线的宽度。

当在本文中使用时，术语“歧管”是指形成于挤出机头的壳体内的腔，其在三维物体打印操作期间保持用于输送到打印头中的一个或多个喷嘴的热塑性材料的供给。下面更详细描述的系统配置成以将歧管中的热塑性材料的压力保持在预定范围内的速率将挤出材料进给到加热器中。该压力使一个或多个喷嘴挤出热塑性材料的速率能够被调节。具体地，即使连接到多个喷嘴的阀被单独地启用和停用，细丝进给系统也使歧管能够以大致恒定的速率通过任何启用的阀将热塑性材料供应到挤出机头中的喷嘴，即使启用的阀的数量在打印操作期间变化。

当在本文中使用时，术语“挤出材料的布置”是指在三维物体打印操作期间挤出打印头在图像接收表面上形成的挤出材料的任何图案。挤出材料的常见布置包括挤出材料的直线线性布置和挤出材料的弯曲布置。在一些配置中，挤出机头以连续方式挤出热塑性材料以形成具有连续质量的挤出材料的布置，而在其它配置中，挤出机头以间歇方式操作以形成沿着线性或弯曲的路径布置的热塑性材料的较小组。三维物体打印机使用挤出材料的不同布置的组合形成各种结构。另外，三维物体打印机中的控制器在操作挤出机头并形成挤出材料的每个布置之前使用对应于挤出材料的不同布置的物体图像数据和挤出机头路径数据。如下所述，控制器在三维打印操作期间可选地调节阀组件的操作以通过一个或多个喷嘴形成热塑性材料的多个布置。

当在本文中使用时，术语“过程方向”是指挤出机头和接收从机头中的一个或多个喷嘴挤出的热塑性材料的图像接收表面之间的相对运动的方向。图像接收表面是保持三维打印物体的支撑构件或在增材制造过程期间部分形成的三维物体的表面。在本文中所述的示例性实施例中，一个或多个致动器围绕支撑构件移动挤出机头，但是替代的系统实施例移动支撑构件以在过程方向上产生相对运动，同时挤出机头保持静止。一些系统对于不同的运动轴使用两种系统的组合。

当在本文中使用时，术语“交叉过程方向”是指在过程方向的平面中垂直于过程方向的轴线。过程方向和交叉过程方向是指挤出机头和接收热塑性材料的表面的相对运动路径。在一些配置中，挤出机头包括沿着交叉过程方向延伸的喷嘴的阵列。挤出机头内的相邻喷嘴在交叉过程方向上分离预定距离。在一些配置中，系统旋转挤出机头以调节分离挤出机头中的不同喷嘴的有效交叉过程方向距离，从而调节分离从挤出机头中的喷嘴挤出的热塑性材料的布置的相应交叉过程方向距离。

在增材制造系统的操作期间，挤出机头在过程方向上沿着直和弯曲路径两者相对于在三维物体打印过程期间接收热塑性材料的表面移动。另外，系统中的致动器可选地使挤出机头围绕Z轴线旋转以调节分离挤出机头中的喷嘴的有效交叉过程距离，从而使挤出机头能够形成两个或更多个热塑性材料的布置，在热塑性材料的每个布置之间具有预定距离。挤出机头沿着外周边移动以形成打印物体的层中的二维区域的外壁，并且在周边内移动以用热塑性材料填充二维区域的全部或一部分。

图4描绘了现有技术的三维物体增材制造系统或打印机100，其配置成操作挤出机头108以形成三维打印物体140。尽管打印机100被描绘为使用平面运动形成物体的打印机，但是其它打印机架构可以与该文件中描述的挤出机头和挤出材料的机械移动器一起使用。这些架构包括德耳塔机器人，选择性合规组装机器人手臂(SCARA)，多轴打印机，非笛卡尔打印机等。打印机100包括支撑构件102，多喷嘴挤出机头108，挤出机头支撑臂112，控制器128，存储器132，X/Y致动器150，可选的Zθ致动器154，和Z致动器158。在打印机100中，X/Y致动器150将挤出机头108沿着X和Y轴在二维平面(“XY平面”)中移动到不同位置以挤出形成三维打印物体(例如图4中所示的物体140)中的一个层的热塑性材料的布置。例如，在图4中，X/Y致动器150使支撑臂112和挤出机头108沿着导轨113平移以沿着Y轴移动，同时X/Y致动器150使挤出机头108沿着支撑臂112的长度平移以沿着X轴移动打印头。挤出图案包括层中的一个或多个区域的轮廓线和填充在热塑性材料图案的轮廓线内的区域中的热塑性材料的带两者。Z致动器158控制沿着Z轴的挤出机头108和支撑构件102之间的距离以确保在打印过程期间形成物体时挤出机头108中的喷嘴保持在合适的高度以将热塑性材料挤出到物体140上。对于围绕Z轴旋转的挤出机头108的一些实施例，Zθ致动器154控制挤出机头108围绕Z轴的旋转角(在图4中标示为Zθ)。该移动控制挤出机头108中的喷嘴之间的分离，但是一些挤出机头在制造过程期间不需要旋转。在系统100中，X/Y致动器150、Zθ致动器154和Z致动器158具体化为机电致动器，如电动机，步进电机，或任何其它合适的机电装置。在图4的示例性实施例中，在由热塑性材料的多个层形成的三维打印物体140的形成期间描绘三维物体打印机100。

支撑构件102是在制造过程期间支撑三维打印物体140的平面构件，如玻璃板，聚合物板，或泡沫表面。在图4的实施例中，在施加热塑性材料的每个层之后Z致动器158也在方向Z上远离挤出机头108移动支撑构件102以确保挤出机头108保持离物体140的上表面的预定距离。挤出机头108包括多个喷嘴，并且每个喷嘴将热塑性材料挤出到支撑构件102的表面或部分形成的物体(例如物体140)的表面上。在图4的示例中，挤出材料作为来自挤出材料供给110的细丝被提供，所述挤出材料供给是ABS塑料或另一合适的挤出材料细丝的卷轴，所述细丝从卷轴解开以将挤出材料供应到挤出机头108。

支撑臂112包括支撑构件和在打印操作期间移动挤出机头108的一个或多个致动器。在系统100中，一个或多个致动器150在打印操作期间沿着X和Y轴移动支撑臂112和挤出机头108。例如，致动器150中的一个沿着Y轴移动支撑臂112和挤出机头108，而另一致动器沿着支撑臂112的长度移动挤出机头108以沿着X轴移动。在系统100中，X/Y致动器150可选地同时沿着X和Y轴两者沿着直或弯曲路径移动挤出机头108。控制器128控制挤出机头108在线性和弯曲路径两者上的移动，使得挤出机头108中的喷嘴能够将热塑性材料挤出到支撑构件102上或物体140的先前形成的层上。控制器128可选地在沿着X轴或Y轴的栅格化运动中移动挤出机头108，但是X/Y致动器150也可以沿着XY平面中的任意线性或弯曲路径移动挤出机头108。

控制器128是数字逻辑器件，如微处理器，微控制器，现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)，或配置成操作打印机100的任何其它数字逻辑。在打印机100中，控制器128可操作地连接到控制支撑构件102和支撑臂112的移动的一个或多个致动器。控制器128也可操作地连接到存储器132。在打印机100的实施例中，存储器132包括易失性数据储存设备，如随机存取存储器(RAM)设备，和非易失性数据储存设备，如固态数据储存设备，磁盘，光盘，或任何其它合适的数据储存设备。存储器132储存编程指令数据134和三维(3D)物体图像数据136。控制器128执行储存的程序指令134以操作打印机100中的部件以形成三维打印物体140，并且在物体140的一个或多个表面上打印二维图像。3D物体图像数据136包括例如多个二维图像数据模式，其对应于打印机100在三维物体打印过程期间形成的热塑性材料的每个层。挤出机头路径控制数据138包括几何数据或致动器控制命令的集合，控制器128处理所述集合以使用X/Y致动器150控制挤出机头108的移动的路径并且使用Zθ致动器154控制挤出机头108的取向。控制器128操作致动器以将挤出机头108移动到支撑构件102上方，如上所述，同时机头挤出热塑性材料以形成物体。

图1描绘了增材制造系统100'，其包括可操作地连接到控制器128的挤出机头108中的致动器组件204，所述控制器被操作以控制阀的打开和关闭以便从挤出机头108中的多个喷嘴发出热塑性材料。具体地，控制器128启用和停用连接到挤出机头108中的阀的组件204中的不同致动器以发出热塑性材料并且形成三维打印物体140的每一层中的热塑性材料的布置。系统100'也包括挤出材料分配系统212，其以在系统100'的操作期间将歧管216中的热塑性材料的压力保持在预定范围内的速率将来自供给110的细丝进给到加热器208。分配系统212是适合于调节歧管中的热塑性材料的压力的一个实施例。另外，控制器128可操作地连接到分配系统212中的致动器以控制分配系统212将固体细丝输送到加热器208的速率。加热器208软化或熔化经由驱动辊224进给到加热器208的挤出材料细丝220。致动器240驱动辊224并且可操作地连接到控制器128，使得控制器可以调节致动器驱动辊224的速度。与辊224相对的另一辊自由旋转，使得它遵循驱动辊224的旋转速率。尽管图1描绘了使用机电致动器和驱动辊224作为机械移动器以将细丝220移动到加热器208中的进给系统，但是替代实施例使用一个或多个致动器来操作旋转螺旋钻或螺杆形式的机械移动器。螺旋钻或螺杆将挤出材料粉末或丸粒的形式的固相挤出材料移动到加热器208中。

在图1的实施例中，加热器208由不锈钢形成并且包括可操作地连接到控制器128的一个或多个加热元件228，如电阻加热元件。控制器128配置成将加热元件228选择性地连接到电流以软化或熔化加热器208内的通道232中的挤出材料220的细丝。尽管图1示出了加热器208接收作为固体细丝220的处于固相的挤出材料，但是在替代实施例中，它接收作为粉末状或丸粒状挤出材料的处于固相的挤出材料。冷却翅片236减弱加热器208上游的通道232中的热。在冷却翅片236处或附近在通道232中保持固体的挤出材料的一部分在通道232中形成密封，其防止热塑性材料从除了到歧管216的连接的任何其它开口离开加热器。挤出机头108也可以包括附加的加热元件以保持歧管216内的热塑性材料的高温。在一些实施例中，热绝缘体覆盖挤出机头108的外部的部分以保持歧管216内的温度。

为了将歧管216内的热塑性材料的流体压力保持在预定范围内，避免损坏挤出材料，并且控制通过喷嘴的挤出速率，滑动离合器244可操作地连接到致动器240的驱动轴。当在该文件中使用时，术语“滑动离合器”是指将摩擦力施加到物体以将物体一直移动到预定设置点的装置。当超过摩擦力的预定设置点的范围时，装置滑动，使得它不再将摩擦力施加到物体。滑动离合器使施加到细丝220上的力能够保持恒定，无论打开多少个阀或无论致动器240驱动辊224多快。可以通过以高于细丝驱动辊224的最快预期旋转速度的速度驱动致动器240或通过将编码轮248放置在辊224上并用传感器252感测旋转速率而保持该恒定力。

由传感器252生成的信号指示辊224的角旋转，并且控制器128接收该信号以识别辊224的速度。控制器128还配置成调节提供给致动器240的信号以控制致动器的速度。当控制器配置成控制致动器240的速度时，控制器128操作致动器240，使得其速度比辊224的旋转稍快。该操作确保驱动辊224上的扭矩总是取决于滑动离合器扭矩。如果一个阀/喷嘴组合打开，则细丝220缓慢移动。如果组件204中的所有致动器/阀组合打开，则细丝开始更快地移动，并且控制器128立即操作致动器240以增加其速度，从而确保致动器的输出轴比由传感器252指示的辊224的速度更快地转动。在施加到细丝的力与挤出机头的喷嘴区域中的热塑性材料的压力之间固有地存在延迟。这些延迟的经验数据使设置点能够针对滑动离合器被限定，其使滑动离合器能够被操作以在挤出机头的喷嘴区域中提供热塑性材料的更均匀压力。

由传感器252生成的信号也可以由控制器128使用以调节致动器240的其它方面。例如，将细丝进给到增材制造系统的加热器的速率可以被调节以与将由挤出机头挤出的热塑性材料的量成比例。通过控制滑动离合器的扭矩设置点，控制器可以将比例常数保持在1或略高。当离合器参考离合器的扭矩设置点响应于过多的材料进给到加热器和挤出机头而滑动时，执行比例常数1的预定范围之外的波动补偿。该类型的控制可以用于调节致动器的输出轴的旋转。

在一些实施例中，用于滑动离合器244的扭矩水平针对系统100'的操作经验地确定和设置。在其它实施例中，如上所述，传感器252生成识别辊224的旋转速度的信号，并且控制器128还配置成使用来自传感器252的信号来调节来自操作致动器240的控制器的信号。在具有该反馈回路的实施例中，反馈系统可以如图2中所示配置，其中控制器128实现比例积分微分(PID)控制器，其参考指示辊224的旋转速度的信号来调节致动器240的操作。该系统用于减少滑动离合器滑动的总循环次数。如上所述，致动器240仅需要以比辊224的旋转速率略快的速率驱动其输出轴。该类型的操作有助于保持滑动离合器接合，使得离合器滑动的次数最小化并且延长离合器的寿命。

控制器128具有储存在连接到控制器的存储器中的设置点，其识别略高于辊224的旋转速度的致动器输出轴的速度。当在该文件中使用时，术语“设置点”表示参数值，控制器使用所述参数值操作部件以保持参数对应于设置点的预定范围内的设置点。例如，控制器128改变信号，所述信号操作致动器240从而在设置点的预定范围内以由输出信号识别的速度旋转输出轴。除了致动器的指令速度之外，致动器组件204中打开或关闭的阀的数量和离合器的扭矩设置点也影响细丝驱动系统212的操作。辊224的所得到的旋转速度通过由传感器252生成的信号识别。控制器128的PID控制器参考存储在存储器中的差分设置点识别来自该信号的误差，并且调节由控制器输出的信号以操作致动器240。替代地，控制器128可以改变滑动离合器的扭矩水平，或者控制器128可以改变扭矩水平并且调节控制器操作致动器所用的信号。

在图3中示出了反馈控制系统的替代实施例。在该实施例中，控制器128已配置成实现比例积分微分(PID)控制器，其参考指示歧管216中的热塑性材料的压力的信号来调节致动器240的操作。为此，压力传感器260(图1)定位成感测歧管216中的热塑性材料的压力，并且由传感器生成的指示压力水平的信号可以由图2的PID控制器使用以调节用于致动器240的操作的输出信号。该系统也用于减少滑动离合器滑动的总循环次数。控制器128具有储存在连接到控制器的存储器中的设置点，其识别歧管216中的热塑性材料的压力。控制器128输出信号，所述信号操作致动器240从而以由输出信号识别的速度旋转输出轴。除了致动器的指令速度之外，致动器组件204中打开或关闭的阀的数量和离合器的扭矩设置点也影响细丝驱动系统212的操作。歧管216中的热塑性材料的压力由传感器260生成的信号识别。控制器128的PID控制器参考压力设置点识别来自该信号的误差，并且调节由控制器输出到致动器240的信号。替代地，控制器128可以改变滑动离合器的扭矩水平，或者控制器128可以改变扭矩水平并且调节控制器操作致动器所用的信号。

滑动离合器244可以是固定或可调节扭矩摩擦盘式离合器，磁性颗粒离合器，磁滞离合器，铁流体离合器，空气压力离合器或永磁离合器。磁性地操作的离合器类型可以通过将电压施加到离合器而对其扭矩设置点进行调节。该特征使离合器上的扭矩设置点能够参考打印条件变化。术语“打印条件”是指当前正在进行的制造操作的参数，其影响歧管中需要用于充分地形成物体的热塑性材料的量。这些打印条件包括进给到挤出机头的挤出材料的类型，从挤出机头发出的热塑性材料的温度，挤出机头在XY平面中移动的速度，在物体上形成的特征的位置等。

在具有压力传感器260的实施例中，控制器128还可以配置成监测歧管216内的压力。如果压力大于在特定时间打开的阀的数量的预期值，则控制器将条件检测为喷嘴堵塞的指示。在具有旋转速度传感器252的实施例中，监测辊的旋转速率，并且如果辊224的旋转速率小于在特定时间打开的阀的数量的预期值，则控制器128将条件检测为喷嘴堵塞的指示。在任一实施例中，控制器128可以生成警报并且使系统脱机以进行维护。挤出进给系统212也可以在任何喷嘴打开之前操作以建立在预定范围内的歧管中的预定压力。而且，如果挤出机头108将在相当长的一段时间内不操作，则滑动离合器的扭矩水平可以设置为零或接近零，同时减压挤出机头。

Claims (10)

1.一种装置，其包括：

挤出机头，所述挤出机头具有配置成储存热塑性材料的歧管，和至少一个喷嘴，来自所述歧管的热塑性材料能够通过所述至少一个喷嘴发出；

加热器，所述加热器具有挤出材料能够穿过的通道，和至少一个加热元件，所述至少一个加热元件配置成热处理所述通道中的挤出材料以熔化挤出材料以形成热塑性材料，所述加热器中的所述通道流体地连接到所述挤出机头中的所述歧管以使热塑性材料能够进入所述歧管；

致动器，所述致动器具有输出轴；

机械移动器，所述机械移动器可操作地连接到所述致动器的所述输出轴以使所述致动器能够操作所述机械移动器，所述机械移动器定位成当所述致动器操作所述机械移动器时将力施加到挤出材料以将挤出材料从挤出材料的供给移动到所述加热器中的所述通道；以及

滑动离合器，所述滑动离合器可操作地连接到所述致动器的所述输出轴以限制由所述机械移动器施加到挤出材料的力。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述致动器的速度设置成使所述致动器的所述输出轴能够以大于所述机械移动器旋转的速率的速率旋转。

3.根据权利要求2所述的装置，其还包括：

传感器，所述传感器配置成生成指示所述机械移动器旋转的速率的信号；以及

控制器，所述控制器可操作地连接到所述传感器和所述致动器，所述控制器配置成参考由所述传感器生成的信号调节所述致动器的所述输出轴的旋转。

4.根据权利要求1所述的装置，其还包括：

传感器，所述传感器配置成生成指示所述歧管内的热塑性材料的压力的信号；以及

控制器，所述控制器可操作地连接到所述传感器和所述致动器，所述控制器配置成参考由所述传感器生成的信号调节所述致动器的所述输出轴的旋转。

5.根据权利要求1所述的装置，所述控制器还配置成：

参考打印条件调节所述滑动离合器的扭矩设置点，或参考打印条件调节用于操作所述致动器的压力设置点。

6.一种方法，其包括：

操作机械移动器以施加预定范围内的力以将挤出材料移动到加热器中；

操作所述加热器以熔化挤出材料并形成热塑性材料，所述热塑性材料朝着挤出所述热塑性材料的挤出机头移动；以及

用滑动离合器限制由所述机械移动器施加到挤出材料的力。

7.根据权利要求6所述的方法，其还包括：

以一定的速度操作联接到所述机械移动器的致动器，所述速度使所述致动器的输出轴能够以大于所述机械移动器移动挤出材料的速率的速率旋转。

8.根据权利要求7所述的方法，其还包括：

用传感器生成指示所述机械移动器旋转的速率的信号；以及

参考由所述传感器生成的信号用控制器调节所述致动器的所述输出轴的旋转。

9.根据权利要求7所述的方法，其还包括：

用传感器生成指示所述挤出机头内的热塑性材料的压力的信号；以及

参考由所述传感器生产的信号用控制器调节所述致动器的所述输出轴的旋转。

10.根据权利要求6所述的方法，其还包括：

参考打印条件调节所述滑动离合器的扭矩设置点，或参考打印条件调节用于操作所述致动器的压力设置点。