CN110139758A

CN110139758A - 用于打印三维部件的盒和打印系统

Info

Publication number: CN110139758A
Application number: CN201780081370.4A
Authority: CN
Inventors: 艾曼努埃尔·皮拉
Original assignee: Weisha Co
Current assignee: Weisha Co
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-08-16
Also published as: EP3562672B1; WO2018122259A1; US20190344503A1; FR3061449A1; FR3061449B1; EP3562672A1; ES2950445T3

Abstract

本发明涉及一种用于打印三维部件的系统(30)的打印盒(46)，打印盒(46)包含打印材料的至少一个存储(48)。盒包括用于访问代码指令(52)的模块(50)，代码指令(52)可以由打印系统执行以便使用被包含在盒中的(多种)打印材料来以预定形式打印至少一个三维部件。本发明还涉及一种用于打印三维部件的关联系统。

Description

用于打印三维部件的盒和打印系统

【技术领域】

本发明涉及一种用于打印三维部件的系统的打印盒以及用于打印三维部件的关联系统。

本发明落入使用专用打印系统的3D打印领域内，更通常称为3D打印机。

【背景技术】

近年来，无论是专业使用还是个人使用，3D打印市场都得到了全面的发展。

有许多价格合理的3D打印机模型出售给个人使用，例如，用于打印娱乐或艺术物品。

3D打印机的另一种使用是打印各种装置的各种备件，尤其是在家用电器领域中。

这种部件关于要使用的材料和部件的三维形状具有精确的说明。

已知的3D打印系统具有打印头和打印表面，打印头和打印表面在沿着三个轴线平移时可相对于彼此移动，使得可以通过连续层来打印具有预定形状的三维部件，打印头提供有(多种)打印材料。例如，打印材料是可熔细丝，并且使用线轴来将可熔细丝提供给打印头，可熔细丝先前已经缠绕在线轴上。

为了产生具有预定三维形状的一个或多个部件，已知的3D打印机使用可由微控制器执行的适当命令语言的可执行打印代码指令，该微控制器控制头和打印表面的沿着全部三个移动轴线在空间中的相对移动以及要使用的打印材料的数量。

例如，经由USB(通用串行总线)端口从另一装置或者经由存储卡将打印指令发送给打印系统，存储卡例如是插入到打印系统的专用读取器中的SD(安全数字)卡。

在打印材料是可熔细丝的系统中，可以要求用户手动干预以改变要使用的细丝的线轴，例如，改变打印材料的颜色或任何其它性质，例如，其硬度、其弹性或其密度。于是，存在有意或无意地打印不符合其合法设计的部件的风险。

因此，开发更简单易用的3D打印系统将是有用的，使得可以减少上述风险，并且使得可以限制可执行代码指令的可能的使用，并且特别地，可以完成的打印操作的数量。为此，本发明寻求为预定部件完整地提供可执行的打印代码指令以及该打印所需的材料。

【发明内容】

为此，本发明提出了一种用于打印三维部件的系统的打印盒，该打印盒包含至少一种打印材料的至少一个存储。该盒包括用于访问代码指令的模块，该代码指令可由打印系统执行以通过使用被包含在盒中的(多种)打印材料来打印具有预定形状的至少一个三维部件。

根据本发明的用于打印三维部件的系统的打印盒可以具有下面的一个或多个特征，该一个或多个特征可单独考虑或者以所有技术上可接受的组合而考虑。

被包含在盒中的(多种)打印材料的(多个)存储包括一个或多个预定数量的(多种)打印材料，该一个或多个预定数量的打印材料对于执行预定数量的所述三维部件的打印是必要并且充足的。

访问模块是能够存储数据的电子存储单元，并且该盒进一步包括适合于连接至属于所述打印系统的打印盒架的对应容置单元的至少一个连接单元，所述连接单元适合于经由所述容置单元将所述存储的数据发送给打印系统的计算和命令单元。

访问模块以适合的机器命令语言来存储代码指令。

访问模块存储访问标识符，该访问标识符包括用于在通信网络中访问远程服务器上的所述代码指令的地址。

用于访问代码指令的模块是被设置或蚀刻在打印盒的外面上的标识符，该标识符对地址进行编码，该地址用于在通信网络中访问远程服务器上的所述代码指令。

打印材料包括至少一种可熔细丝或打印液体或打印粉末。

打印材料的存储包括至少一种可熔细丝的待展开的线轴。

该盒包括加热喷嘴，该加热喷嘴适合于将所述可熔细丝转换为适合于分层打印三维部件的液体材料。

该盒包括来自温度传感器和细丝类型变化传感器中的至少一个传感器。

根据另一方面，本发明涉及一种用于打印三维部件的系统，该系统包括适合于容置如上面简要描述的打印盒的盒架。

根据一个特征，盒架包括适合于获取标识符的连接接口，该标识符用于访问用于打印三维部件的代码指令或者用于通过使用被包含在所述盒中的打印材料来打印至少一个三维部件的代码指令。

【附图说明】

本发明的其它特征和优点将从下面供参阅并且非限制性地参照附图提供的其描述中显现，在附图中：

图1示意性地图示了根据现有技术的3D打印系统的功能块；

图2示意性地图示了根据本发明的第一实施例的3D打印系统的功能块；

图3示意性地图示了根据本发明的第二实施例的3D打印系统的功能块；

图4示意性地图示了根据本发明的一个实施例的打印盒部件和对应盒架；

图5示意性地图示了根据本发明的一个实施例的另一打印盒部件。

【具体实施方式】

图1示意性地示出了根据现有技术的传统3D打印系统的功能块。

打印系统10包括用户界面12，其具有允许用户控制打印系统10的各种交互元件(按钮、触摸屏)。

打印系统10还包括计算和命令单元14，其具有适合于执行计算机程序指令并且当打印系统10通电时命令打印系统10的元件的操作的一个或多个处理器。

在变型中，计算和命令单元14是FPGA或ASIC类型的可编程逻辑电路。

系统10还包括用于存储电子信息16的存储器单元，其能够存储可执行代码指令，具体地，描述了要由打印头和打印表面执行以复制要打印的部件的三维形状的移动并且使得可以命令这种部件的打印的代码指令18。

例如，可执行代码指令18是G代码格式或者任何其它数字机器命令语言。

信息存储单元16是用户插入到系统10的专用读取器中的任何可移动介质，例如，SD卡。

在变型中，信息存储单元16集成到系统10中。

在变型中，存储单元16在用户的命令下经由未示出的网络通信单元接收可执行代码指令18。

功能块12、14、16经由通信总线连接。

计算和命令单元14适合于命令移动命令单元20，适合于命令沿着设置有打印头22和打印表面24的移动轴线的移动，在该打印表面24上沉积连续的材料层以形成一个或多个三维部件。

打印头22可沿着至少一个空间方向移动，并且容置打印材料以从用于提供打印材料的单元26产生3D部件。

例如，用于提供打印材料的单元26由可熔细丝(例如，塑料材料)的线轴28形成，细丝在打印过程中展开，并且打印头22包括加热喷嘴(未示出)，该加热喷嘴将细丝熔化以便使其以液体形式逐层沉积以形成3D部件。

例如，可熔细丝的线轴28的展开也由移动命令单元20控制。

图2示意性地图示了根据本发明的第一实施例的3D打印系统30的主要功能块。

3D打印系统30包括用户界面32以及计算和命令单元34，其分别类似于上述的单元12和14。

它还包括信息存储单元36、移动命令单元40、打印头42和打印表面44。

根据一种变型，单元34和36集成到微控制器中。

然而，不同于打印系统10，打印系统30包括可移动盒46，该可移动盒46包含用于打印3D部件的材料的至少一个存储48以及用于访问代码指令以命令打印系统打印预定三维部件的模块50。模块50允许访问例如以G代码命令语言的可执行代码指令，以命令使用被包含在可移动盒46中的(多种)材料来打印具有预定形状的三维部件。该盒包含用于打印预定数量N的这些部件的材料。

在图2的实施例中，用于访问代码指令的模块50是存储可执行代码指令52的电子信息存储单元，例如，存储卡。

优选地，存储48包括必要并且充足的数量的打印材料以允许打印预定数量的(多个)预定形状的(多个)三维部件。

有利地，提供适当数量的打印材料限制了可执行代码指令52的使用，并因此限制了(多个)预定三维部件的可打印副本的数量，并且进一步防止了任何浪费。

当可移动盒46根据设置在打印系统30中的紧固模式而紧固时，经由数据通信链路54将可执行代码指令52发送给控制和命令单元34。

例如，在一个实施例中，可移动盒46包括连接单元56，其适合于连接至3D打印系统的容置单元58，从而使得可以产生数据传输链路54。

例如，连接单元56是USB类型的连接器，并且容置单元58是USB端口，其适合于在将盒46插入到设置到打印系统30中的该端的插槽中时容置USB连接器。

根据打印系统的第二实施例，如图3所图示的，属于可移动盒46的信息存储单元50将访问标识符53，例如，包括地址的标识符，该地址用于在通信网络中例如以URL(统一资源定位符)的形式访问远程服务器60，在该远程服务器60中存储可执行代码指令的集合，使得可以产生(多个)预定三维部件。

在该实施例中，3D打印系统30进一步包括通信模块62，其允许连接至通信网络，并且在从访问标识符53提取的URL地址处下载可执行代码指令64。例如，信息存储单元36在下载之后存储代码指令64。

根据一种变型，以加密形式存储代码指令，并且信息存储单元50还存储密码解密密钥，使得可以对代码指令进行解密。经由链路54将密码密钥发送给计算和命令单元34。

根据另一变型，即时发送代码指令64，即，因为它们被通信模块62下载到控制和命令模块34，并且被后者实时执行，而没有在信息存储介质36中存储超过该执行所需的时间。

根据该第二实施例的另一变型，用于访问代码指令以命令打印系统打印三维部件的模块50由设置或蚀刻在可移动盒的外面的标识符制造在预定位置中，例如，QR码或条形码类型的标识符，其包括地址，用于例如以URL的形式在通信网络中访问远程服务器60，在该远程服务器60中存储可执行代码指令64的集合，使得可以产生(多个)预定三维部件。

在该变型中，适合于容置可移动盒的盒架配备有合适的读取器，例如，激光二极管读取器，其被放置以便读取对应的QR码或条形码类型的标识符。

图4示意性地示出了根据第一实施例的可移动盒46的面72的半透视图以及属于根据本发明的3D打印系统的盒架70的对应视图。

图4所示的元件在打印系统的可移动盒与盒架之间产生机电接口系统，当可移动盒插入到该盒架中时实现操作。

如示意性地图示的，盒架70具有适合于容置可移动盒46的形状，以便产生机械耦合和多个电气连接。

在该实施例中，除了用于打印3D部件的(多种)材料的存储48以及用于访问代码指令以命令打印系统的模块50之外，盒46还包括至少一个传感器74，该至少一个传感器74是在给定的定期时间间隔内获得温度信息的温度传感器。

在变型中，存在适合于提供信息的多个其它传感器，例如，包括如下文描述的细丝类型变化传感器。

在所图示的实施例中，打印材料是可熔细丝49，并且该盒还包括加热喷嘴76，在该加热喷嘴76中在打印过程中插入可熔细丝。

此外，盒46的面72设置有一组突出的连接元件78，其适合于插入到盒架70的容置插槽80中以形成连接，允许传输来自访问模块50(未在图4中示出)的数据。连接元件78连接至访问模块50。

连接元件78和容置插槽80分别对应于连接单元56和容置单元58的实施例，如上面参照图2和图3所描述的。

例如，元件78和80产生USB类型的串行连接或者类似SD卡的并行连接。

应该注意的是，在如下实施例中不存在接触元件78和80：在该实施例中，用于访问代码指令以命令打印系统的模块50由设置或蚀刻在可移动盒的外面上的标识符制造。盒架70包括适合于读取所示标识符的读取器。

盒46的面72设置有一组突出的连接元件82，其插入到盒架70的容置插槽84中，允许传输由传感器74获得的信息。连接元件82连接至传感器74。

最后，盒46的面72包括突出的接触元件86，其适合于插入到盒架70的容置插槽88中，使得可以产生电接触以向可移动盒的元件供电，例如，向喷嘴76供电。

盒46的面72进一步包括轴套90a、90b，其分别适合于容置在盒架70上突出的轴92a、92b，使得可以产生机械耦合。在图示的实施例中，两个轴套90a和90b被放置以便在对应的轴92a、92b运动时驱动细丝49，使得可以通过经由3D打印系统的移动命令单元40旋转轴92a、92b来控制用于打印3D部件的细丝的展开。

元件80、84、88、92a、92b形成盒架70与可移动盒46的机械和电气连接接口，使得可以获取打印代码指令和由传感器74获得的信息并且在实际打印期间命令打印材料的使用。

有利地，盒46包括打印材料的存储48，该打印材料在质量和数量上适合于仅产生由可经由访问模块50访问的代码指令限定的预定3D部件。

于是，例如，可以选择包含具有各种性质(例如，硬度、弹性、密度或颜色)的多种材料的细丝的线轴，该各种性质与要执行的代码指令相匹配，以产生具有预定格式的部件。

的确，要打印的(多个)部件通过连续堆叠的材料层而打印；因此，可以根据材料的(多个)对应层的体积来计算给定类型和/或颜色的细丝的数量。

优选地，细丝的整个线轴由一个接一个的多个细丝组成，该多个细丝因材料的类型(例如，塑料或橡胶，调节其硬度、弹性或密度)和/或颜色而不同。

为了精确地产生预定部件，优选地，细丝的线轴由多个细丝组成，并且两个连续的细丝通过具有标记的过渡部分彼此连接，该标记能够被适当的细丝变化传感器检测到，如在图5中针对一个实施例示意性地说明的。

在图5的实施例中，线轴48包括通过具有标记100的过渡部分98连接的第一细丝94、第二细丝96。

第一类型的细丝94由第一材料制成，例如，具有第一硬度值并且具有第一颜色的塑料。第一类型的细丝是具有第一直径的圆柱形。

第二类型的细丝96由第二材料制成，例如，具有第二硬度值并且具有第二颜色的塑料。第二类型的细丝是具有第二直径的圆柱形，该第二直径可以等于第一直径。

在所图示的实施例中，要检测的标记100是第一细丝的第一直径的变细，该变细被传感器74b检测到，该传感器74b在该实施例中是光叉(opticalfork)。

当标记98通过传感器74b前面时，检测到光变化信息。经由元件82以及与元件84的连接来将信息传输给计算和命令单元34，该计算和命令单元34执行代码指令以打印3D部件。

例如，光变化信息用于命令清除打印机的专用区域中的第一材料的任何剩余。

在变型中，要检测的标记是细丝颜色变化，并且传感器74b替换为比色传感器。

在另一变型中，打印盒包括细丝的多个线轴，并且给定颜色或材料的细丝的选择是在能够接收多个细丝作为输入的加热喷嘴的上游，或者分别适用于每个细丝的多个加热喷嘴的上游机电地实现的。

根据本发明的可移动盒的第二实施例，该盒不包括加热喷嘴或者适合于容置细丝的驱动轴的轴套，这些元件集成到适合用于容置可移动盒的架中或者3D打印系统的其它部件中。

在这种情况下，打印盒具有较低的制造成本。

根据一种变型，该盒不包括加热喷嘴，但是包括上述的适合于容置细丝的驱动轴的轴套。

在上述实施例中，通过使用可熔细丝来完成3D打印。

在变型中，根据本发明的可移动盒包括作为(多种)打印材料的(多个)存储的，(多种)基于粉末或液体的材料的一个或多个容器，以及机电接口系统，该机电接口系统相应地适用于命令在通过打印系统的计算和命令单元执行代码指令的过程中提供(多种)打印材料。

通常，就使用的材料和布置而言，3D打印系统的各种实施例变型与本发明兼容。

有利地，提供包括至少一种打印材料和用于访问代码指令的模块的打印盒使得可以将材料的使用仅限制为打印(多个)预定三维部件，并且仅利用整体提供的材料来完成(多个)预定三维部件的打印(即，对应的可执行代码指令的使用)，并因此减少打印不符合预定部件的合法设计的风险，并且限制(多个)预定三维部件的可打印副本的数量，该代码指令允许打印系统通过使用被包含在盒中的(多种)打印材料来打印具有预定形状的至少一个三维部件。

此外，如果适用的话，这使得可以例如通过使用加密来保护打印代码指令，同时控制所制造的部件的数量。

Claims

1.一种用于打印三维部件的系统的打印盒，所述打印盒包含打印材料的至少一个存储(28、48)，其特征在于，所述打印盒包括用于访问代码指令(52、64)的模块(50)，所述代码指令(52、64)可由所述打印系统执行以通过使用被包含在所述盒中的所述打印材料来打印具有预定形状的至少一个三维部件。

2.根据权利要求1所述的打印盒，其中，被包含在所述盒中的所述打印材料的存储包括一个或多个预定数量的所述打印材料，所述一个或多个预定数量的所述打印材料对于执行预定数量的所述三维部件的打印是必要并且充足的。

3.根据权利要求1或2中的一项所述的打印盒，其中，所述访问模块(50)是能够存储数据的电子存储单元，并且所述盒进一步包括适合于连接至属于所述打印系统的打印盒架的对应容置单元(58)的至少一个连接单元(56)，所述连接单元(56)适合于经由所述容置单元(58)将所述存储的数据发送给所述打印系统的计算和命令单元(34)。

4.根据权利要求3所述的打印盒，其中，所述访问模块(50)以合适的机器命令语言来存储所述代码指令(52)。

5.根据权利要求3所述的打印盒，其中，所述访问模块(50)存储访问标识符(53)，所述访问标识符(53)包括用于在通信网络中访问远程服务器(60)上的所述代码指令(64)的地址。

6.根据权利要求1或2中的一项所述的打印盒，其中，用于访问代码指令的模块(50)是被设置或蚀刻在所述打印盒的外面上的标识符，所述标识符对地址进行编码，所述地址用于在通信网络中访问远程服务器(60)上的所述代码指令(64)。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的打印盒，其中，所述打印材料包括至少一种可熔细丝或打印液体或打印粉末。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的打印盒，其中，打印材料的所述至少一个存储(48)包括至少一种可熔细丝的待展开的线轴。

9.根据权利要求8所述的打印盒，包括加热喷嘴(76)，所述加热喷嘴(76)适合于将所述可熔细丝转换为适合于分层打印三维部件的液体材料。

10.根据权利要求8或9中的一项所述的打印盒，包括来自温度传感器(74)和细丝类型变化传感器(74b)中的至少一个传感器(74、74b)。

11.一种用于打印三维部件的系统，其特征在于，所述系统包括适合于容置根据权利要求1至10中的一项的打印盒(46)的盒架(70)。

12.根据权利要求11所述的打印系统，其中，所述盒架(70)包括适合于获取标识符(53)的连接接口，所述标识符(53)用于访问用于打印三维部件的代码指令(64)或者用于通过使用被包含在所述盒中的所述打印材料来打印至少一个三维部件的代码指令(52)。