CN112571785B - 用于校准3d打印机的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维(3D)打印机，该三维打印机包括被构造用于将材料挤出到表面上以产生3D物体的工具。该打印机还包括被构造用于在第一方向上移动工具的第一移动装置。该打印机还包括第一传感器，第一传感器被构造用于在第一移动装置在第一方向上移动工具时测量第一移动装置的第一电参数。该工具与表面之间的距离响应于第一电参数与第一移动装置的第一电参数阈值的比较而变化。

Description

用于校准3D打印机的系统和方法
技术领域
本教导内容整体涉及三维(3D)打印，并且更具体地讲，涉及用于校准熔融沉积建模(FDM)3D打印机的系统和方法。
背景技术
FDM 3D打印机的挤出喷嘴与正在进行打印的表面之间存在间隙(也称为间距(standoff))。如果所述间隙太小，则从喷嘴挤出的材料可能由于与表面接触而受到限制无法以所需速率流出喷嘴，这可能导致沉积在表面上的材料量小于所需量。此外，如果所述间隙太小，则喷嘴可能会把先前沉积的材料部分(例如，下层)推开。如果所述间隙太大，则材料可能会未粘附到表面。此外，如果所述间隙太大，则材料可能会具有较差的层对层粘附性。因此，需要将所述间隙保持在预定范围内。
发明内容
以下给出简要的发明内容，以便提供对本教导内容的一个或多个实施方案的一些方面的基本理解。这个发明内容不是全面的概述，也并不旨在标识本教导内容的关键或重要元素，也并不旨在描述本公开的范围。相反，其主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念，作为后面所呈现的具体实施方式的前序。
本发明公开了一种三维(3D)打印机。所述打印机包括被构造用于将材料挤出到表面上以产生3D物体的工具。所述打印机还包括被构造用于在第一方向上移动所述工具的第一移动装置。所述打印机还包括第一传感器，所述第一传感器被构造用于在所述第一移动装置在所述第一方向上移动所述工具时测量所述第一移动装置的第一电参数。所述工具与所述表面之间的距离响应于所述第一电参数与所述第一移动装置的第一电参数阈值的比较而变化。
在另一个实施方案中，打印机包括轨道和框架，所述框架联接到所述轨道并被构造用于沿所述轨道移动。所述框架包括从所述轨道向上延伸的腿部和从所述腿部延伸的横梁。所述打印机还包括联接到所述横梁并且被构造用于沿所述横梁移动的工具安装架。所述打印机还包括联接到所述工具安装架的工具。所述工具被构造用于将材料挤出到表面上以产生3D物体。所述打印机还包括被构造用于成沿所述轨道移动所述框架的第一移动装置。所述工具还包括第一传感器，所述第一传感器被构造用于在所述第一移动装置沿所述轨道移动所述工具时测量所述第一移动装置的第一电参数。所述工具还包括第二移动装置，所述第二移动装置被构造用于沿所述横梁移动所述工具安装架。所述工具还包括第二传感器，所述第二传感器被构造用于在所述第二移动装置沿所述横梁移动所述工具安装架时测量所述第二移动装置的第二电参数。所述工具还包括第三移动装置，所述第三移动装置被构造用于至少部分地基于所述第一电参数、所述第二电参数、或所述第一电参数和所述第二电参数两者来保持或改变所述工具与所述表面之间的所述距离。
本发明还公开了一种用于操作三维(3D)打印机的方法。所述方法包括使用第一移动装置在第一方向上移动所述3D打印机的工具。所述方法还包括当所述工具在所述第一方向上移动时，将材料从所述工具挤出到表面上。所述方法还包括当所述工具在所述第一方向上移动并挤出所述材料时，测量所述第一移动装置的第一电参数。所述方法还包括将所述第一电参数与所述第一移动装置的第一电参数阈值进行比较。所述方法还包括响应于所述比较，调节所述工具与所述表面之间的距离。
附图说明
并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导内容的实施方案，并且与描述一起用于说明本公开的原理。在图中：
图1描绘了根据一个实施方案的具有工具的3D打印机的透视图，所述工具被构造用于相对于基底竖直地(例如，沿Z轴)移动。
图2示出根据一个实施方案的具有所述基底的3D打印机的透视图，其中所述基底(而不是工具)被构造用于竖直移动。
图3示出根据一个实施方案的3D打印机的一部分和3D打印机正在打印的表面的示意性侧视图。
图4示出根据一个实施方案的用于操作3D打印机的方法的流程图。
图5描绘了根据一个实施方案的用于执行所述方法的至少一部分的计算系统。
具体实施方式
现在将详细地参考本教导内容的示例性具体实施，附图中示出了这些实施方案的示例。在任何可能的地方，在整个附图中将使用相同的参考标号来指相同、类似或相似的部件。
图1示出根据一个实施方案的3D打印机100的透视图。如下所述，打印机100可以被构造用于在三个维度上移动以在基底110上打印3D物体。打印机100可以包括一个或多个轨道(示出了两个：120A、120B)。轨道120A、120B可以基本上平行并且沿X轴延伸。
打印机100也可以包括框架130。框架130可以联接到轨道120A、120B并且被构造用于相对于轨道120A、120B移动。框架130可以包括一个或多个腿部(示出了两个腿部：140A、140B)。腿部140A、140B可以联接到轨道120A、120B并且被构造用于相对于轨道120A、120B移动。腿部140A、140B可以沿基本上垂直于X轴的Z轴从轨道120A、120B延伸。更具体地，第一腿部140A可以联接到第一轨道120A并从其(例如，竖直地和/或向上地)延伸，并且第二腿部140B可以联接到第二轨道120B并从其(例如，竖直地和/或向上地)延伸。
框架130还可以包括联接到腿部140A、140B或与所述腿部成一体的横梁150。横梁150可以沿基本上垂直于X轴和Z轴的Y轴从第一腿部140A的上端延伸到第二腿部140B的上端。
打印机100还可以包括联接到横梁150的工具安装架160。在至少一个实施方案中，工具安装架160可以被构造用于相对于横梁150沿Y轴和/或Z轴移动。然而，在另一个实施方案中，工具安装架160可以被构造用于沿Y轴(而非Z轴)移动。工具安装架160可以基本上平行于腿部140A、140B并且基本上垂直于轨道120A、120B和横梁150。因此，工具安装架160可以在Z轴的方向上从横梁150(例如，竖直地和/或向下地)延伸。
工具170可以联接到工具安装架160。在至少一个实施方案中，工具170可以被构造用于沿Z轴相对于工具安装架160移动。然而，在另一个实施方案中，工具170可以相对于工具安装架160静止/固定。工具170可以是或可以包括挤出机171和喷嘴172。挤出机171可以被构造用于通过喷嘴172将材料173(例如，向下)挤出到表面上。材料173可以是或可以包括加热的塑料长丝。如下文中相对于图3更详细地描述的，表面可以是或可以包括基板110和/或定位在基板110上/上方的材料层173。
打印机100也可以包括一个或多个第一移动装置(示出了两个：122A、122B)。第一移动装置122A中的一个可以联接到第一轨道120A和/或第一腿部140A，并且第一移动装置122B中的另一个可以联接到第二轨道120B和/或第二腿部140B。在一个示例中，一个第一移动装置122A可以至少部分地定位在第一轨道120A与第一腿部140A之间，并且另一个第一移动装置122B可以至少部分地定位在第二轨道120B与第二腿部140B之间。第一移动装置122A、122B可以是或可以包括马达(例如，步进马达)。第一移动装置122A、122B可以被构造用于使用导螺杆或带在X轴的方向上沿轨道120A、120B移动框架130、工具安装架160和工具170。
打印机100也可以包括一个或多个第二移动装置(示出了一个：142)。第二移动装置142可以联接到横梁150和工具安装架160和/或定位在所述横梁与工具安装架之间。第二移动装置142可以是或可以包括马达(例如，步进马达)。第二移动装置142可以被构造用于使用导螺杆或带在Y轴方向上沿横梁150移动工具安装架160和工具170。
打印机100也可以包括一个或多个第三移动装置(示出了一个：162)。在一个实施方案中，第三移动装置162可以联接到横梁150和工具安装架160和/或定位在所述横梁与工具安装架之间。第三移动装置162可以是或可以包括马达(例如，步进马达)。第三移动装置162可以被构造用于使用导螺杆或带(或其他合适的运动装置，诸如齿条和小齿轮)在Z轴的方向上相对于横梁150移动工具安装架160和/或工具170。这种移动可以保持或改变表面与工具170之间的距离(也称为间隙(gap)或间距(standoff))178。在图1的实施方案中，基底110不沿Z轴移动，而工具170沿Z轴移动。
图2示出了根据一个实施方案的具有第三移动装置162的打印机100的透视图，所述第三移动装置被构造用于移动基底110而非工具安装架160和/或工具170。更具体地讲，在图2中，第三移动装置162可以联接到基底110而非工具安装架160。因此，第三移动装置162可以被构造用于沿Z轴(例如，上下地)移动基底110以保持或改变表面与工具170之间的距离178。在所述实施方案中，工具安装架160和工具170可以不被构造用于沿Z轴移动。
尽管未示出，但在其它实施方案中，打印机100也可以是或可替代地是或包括任何类型的笛卡尔打印机，诸如H带XY 3D打印机等。在这些设计的每一个中，打印机可以包括移动装置122A、122B、142、162中的一个或多个，所述移动装置被构造用于沿X轴、Y轴、和/或Z轴移动基底110和/或工具170。
图3示出了根据一个实施方案的基底110和工具170的示意性侧视图。如图所示，可以将工具170定位在基板110上方。工具170可以被构造用于通过喷嘴172挤出材料173以在基板110上和/或上方形成一个或多个层(示出三个：174A、174B、174C)。如上所述，表面176是指材料173正在被沉积到其上的基板110或层。在图3所示的示例中，表面176是指第二层174B(例如，其顶部)，原因在于当前挤出的材料173被沉积到第二层174B上以形成第三层174C。因此，距离178被限定在工具170与表面176之间。
随着距离178减小(例如，当工具170沿X轴和/或Y轴移动时)，在与运动相反方向上施加于工具170上的摩擦力可以增大。例如，当距离178小于第一预定距离180时，摩擦力可以大于第一预定摩擦力。
类似地，随着距离178增大(例如，当工具170沿X轴和/或Y轴移动时)，在与运动相反方向上施加于工具170上的摩擦力可以减小。例如，当距离178大于第二预定距离182时，摩擦力可以小于第二预定摩擦力。
如下所述，可以期望保持介于第一预定距离180与第二预定距离182之间的距离178。这可以有利于以所需速率挤出所需量的材料173。这还可以降低推开先前沉积的层(例如，层174B)的一部分的可能性。此外，这可以有利于使当前沉积的层174C粘附到先前沉积的层174B。
保持第一预定距离180与第二预定距离182之间的距离178可以保持第一预定摩擦力与第二预定摩擦力之间的摩擦力。所述(一个或多个)摩擦力可以与移动装置122A、122B、142、162中一个或多个的电参数直接相关。电参数可以是或可以包括电流、电压、功率或它们的组合。例如，所述(一个或多个)摩擦力可以与沿X轴移动工具170的移动装置122A、122B以及沿Y轴移动工具170的移动装置142所使用的电流直接相关。
例如，当摩擦力大于第一预定摩擦力时，则由移动装置122A、122B、和/或142使用的电参数(例如，电流)可以大于第一电参数阈值。这可以用于确定距离178小于第一预定距离180(即，太靠近表面176)。相似地，当摩擦力小于第二预定摩擦力时，则移动装置122A、122B、和/或142所使用的电流可以小于第二电参数阈值。这可以用于确定距离178大于第二预定距离182(即，离表面176太远)。
图4示出根据一个实施方案的用于操作3D打印机100的方法400的流程图。下文提供了方法400的示例性顺序；然而，应当理解，方法400的一个或多个部分可以以不同的顺序执行或完全省略。
方法400可以包括在第一方向上移动工具170，如在402处所示。第一方向可以位于基本上平行于基板110的基本水平的平面中。因此，第一方向可以沿X轴、Y轴、或它们的组合。例如，在第一方向上移动工具170可以包括使用第一移动装置122A、122B沿轨道120A、120B(例如，沿X轴)移动框架130。工具安装架160和工具170可以与框架130一起移动。工具170可以在沿第一方向移动的同时进行打印(例如，将材料173挤出到表面176上)。
方法400也可以包括当工具170在第一方向上移动时测量第一移动装置122A、122B中的一个或两个的第一电参数，如在404处所示。例如，这可以包括当框架130沿轨道120A、120B移动时测量由第一移动装置122A、122B抽取/使用的电流。第一电参数可以由一个或多个第一传感器(图1和图2中示出了两个：124A、124B)测量。可以连续地或以预定间隔(例如，每500毫秒)对第一电参数进行测量。
方法400还可以包括将第一移动装置122A、122B的第一电参数与第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值和/或第一移动装置122A、122B的第二电参数阈值进行比较，如在406处所示。例如，这可以包括将第一移动装置122A、122B的第一电参数(例如，电流)与第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值(例如，2安培)和/或第一移动装置122A、122B的第二电参数阈值(例如，1安培)进行比较。如果第一移动装置122A、122B的第一电参数大于第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值(例如，第一电参数为2.5安培)，则可以确定距离178小于预定距离180，从而指示工具170太靠近表面176。如果第一移动装置122A、122B的第一电参数小于第一移动装置122A、122B的第二电参数阈值(例如，第一电参数为0.5安培)，则可以确定距离178大于预定距离182，从而指示工具170离表面176太远。如果第一移动装置122A、122B的第一电参数介于第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值与第二电参数阈值之间(例如，第一电参数为1.5安培)，则可以确定距离178在预定距离180、182之间，从而指示工具170处于距表面176的期望距离处。
方法400还可以包括在第二方向上移动工具170，如在408处所示。第二方向可以位于基本上平行于基板110的基本水平的平面中。因此，第二方向可以沿X轴、Y轴、或它们的组合。例如，在第二方向上移动工具170可以包括使用第二移动装置142沿横梁150(例如，沿Y轴)移动工具安装架160。工具170可以与工具安装架160一起移动。工具170可以在沿第二方向移动的同时进行打印(例如，将材料173挤出到表面176上)。
方法400也可以包括当工具170在第二方向上移动时测量第二移动装置142的第二电参数，如在410处所示。例如，这可以包括当工具安装架160沿横梁150移动时测量由第二移动装置142抽取/使用的电流。第二电参数可以由第二传感器(图1和图2中示出了一个：144)测量。可以连续地或以预定间隔(例如，每500毫秒)对第二电参数进行测量。
方法400还可以包括将第二移动装置142的第二电参数与第二移动装置142的第一电参数阈值和/或第二移动装置142的第二电参数阈值进行比较，如在412处所示。例如，这可以包括将第二移动装置142的第二电参数(例如，电流)与第二移动装置142的第一电参数阈值(例如，4安培)和/或第二移动装置142的第二电参数阈值(例如，3安培)进行比较。如果第二移动装置142的第二电参数大于第二移动装置142的第一电参数阈值(例如，第二电参数为4.5安培)，则可以确定距离178小于预定距离180，从而指示工具170太靠近表面176。如果第二移动装置142的第二电参数小于第二移动装置142的第二电参数阈值(例如，第二电参数为2.5安培)，则可以确定距离178大于预定距离182，从而指示工具170离表面176太远。如果第二移动装置142的第二电参数介于第二移动装置142的第一电参数阈值与第二电参数阈值之间(例如，第二电参数为3.5安培)，则可以确定距离178介于预定距离180、182之间，从而指示工具170处于距表面176的期望距离处。
方法400还可以包括至少部分地基于比较(406和/或412处)来保持或调节距离178，如在414处所示。例如，如果第一电参数大于第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值和/或第二电参数大于第二移动装置142的第一电参数阈值，指示距离178小于预定距离180，则第三移动装置162可以增大距离178。第三移动装置162可以通过如下方式增加距离178：沿Z轴朝表面176移动工具安装架160和/或工具170(例如，向上)(如图1所示)，或沿Z轴朝工具170移动基底110和/或表面176(例如，向下)(如图2所示)。第三移动装置162可以以预定量(例如，0.05mm)减小距离178。第三移动装置162也可以或可替代地将距离178减小至介于距离180与距离182之间。
尽管前述描述公开了当第一电参数大于第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值和/或第二电参数大于第二移动装置142的第一电参数阈值时增大距离178，在另选的实施方案中，当第一电参数大于第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值和/或第二电参数大于第二移动装置142的第一电参数阈值时，可以减小距离178。
如果第一电参数小于第一移动装置122A、122B的第二电参数阈值和/或第二电参数小于第二移动装置142的第二电参数阈值，指示距离178大于预定距离182，则第三移动装置162可以减小距离178。第三移动装置162可以通过如下方式减小距离178：沿Z轴远离表面176(例如，向下)移动工具安装架160和/或工具170(如图1所示)，或沿Z轴远离工具170(例如，向上)移动基底110和/或表面176(如图2所示)。第三移动装置162可以以预定量(例如，0.05mm)增大距离178。第三移动装置162也可以或可替代地将距离178增大至介于距离180与距离182之间。
尽管前述描述公开了当第一电参数小于第一移动装置122A、122B的第二电参数阈值和/或第二电参数小于第二移动装置142的第二电参数阈值时减小距离178，在另选的实施方案中，当第一电参数小于第一移动装置122A、122B的第二电参数阈值和/或第二电参数小于第二移动装置142的第二电参数阈值时，可以增大距离178。
如果第一电参数介于第一移动装置122A、122B的第一电参数阈值与第二电参数阈值之间和/或第二电参数介于第二移动装置142的第一电参数阈值与第二电参数阈值之间，则第三移动装置162可以保持(例如，不改变)距离178。
当工具170在第一方向和/或第二方向上移动时，可以对距离178进行保持或调节。另选地，工具170可以停止在第一方向和/或第二方向上移动，同时对距离178进行调节。可以在挤出材料173的同时保持或调节距离178(例如，以产生3D物体)。另选地，工具170可以停止挤出材料173，同时对距离178进行调节。
在至少一个实施方案中，可以在将所需物体打印在基板110上的同时执行前述方法400的至少一部分。在另一个实施方案中，可以在打印对准线(例如，在基底110上)时执行方法400的至少一部分，之后开始打印期望的物体。可以将对准线打印在基板110的一部分上，所述部分不同于/远离基板110的在其上将打印期望物体的部分。这可以有助于在开始打印期望物体之前校准打印机100。在另一个实施方案中，可以使用一条或多条粘合线(例如，边沿、裙边和/或筏垫(raft))执行初始校准。
在至少一个实施方案中，可以通过围绕表面176的周边画一条或多条线来标测打印表面176。可以存储标测图使得可以在打印期间实时做出调整(在414上方)。在至少一个实施方案中，可以邻近工具170(例如，喷嘴172)放置接近开关以测量/监测距离178。在另一个实施方案中，可以用激光测量距离178。
图5示出了根据一些实施方案的此种计算系统500的示例。计算系统500可以包括计算机或计算机系统501A，所述计算机系统可以是单独的计算机系统501A或分布式计算机系统的布置。计算机系统501A包括被构造用于执行根据一些实施方案的各种任务(诸如本文所公开的一种或多种方法)的一个或多个分析模块502，。为了执行所述各种任务，分析模块502独立地执行或与一个或多个处理器504协调地执行，所述一个或多个处理器连接到一个或多个存储介质506。所述一个或多个处理器504还连接到网络接口507，以允许计算机系统501A通过数据网络509与一个或多个附加计算机系统和/或计算系统诸如501B、501C、和/或501D通信(需注意，计算机系统501B、501C、和/或501D可以共享或可以不共享与计算机系统501A相同的架构，并且可以位于不同的物理位置，例如，计算机系统501A和501B可以位于处理设施中，同时与一个或多个计算机系统(诸如501C和/或501D)通信，所述一个或多个计算机系统位于一个或多个数据中心和/或位于不同洲陆的不同国家)。
处理器可以包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统、可编程集成电路、可编程门阵列或另一控制或计算装置。
存储介质506可以被实现为一个或多个计算机可读或机器可读存储介质。需注意，虽然在图5的示例性实施方案中，存储介质506被描绘为在计算机系统501A内，但是在一些实施方案中，存储介质506可以分布在计算系统501A和/或附加计算系统的多个内部和/或外部壳体内和/或跨越多个内部和/或外部壳体分布。存储介质506可以包括一种或多种不同形式的存储器，包括半导体存储器设备(诸如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存存储器)，磁盘(诸如硬盘、软盘和可移动磁盘)，其他磁介质包括磁带、光学介质(诸如光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)、蓝光
Figure GDA0004036628580000101
光盘、或其他类型的光学存储)、或其他类型的存储设备。需注意，可以将上述指令提供在一个计算机可读或机器可读存储介质上，或者可以将其提供在分布于可能具有多个节点的大型系统中的多个计算机可读或机器可读存储介质上。(一种或多种)此类计算机可读或机器可读存储介质被认为是制品(article)(或制造品(article ofmanufacture))的一部分。制品或制造品可以指任何制造的单个部件或多个部件。所述(一个或多个)存储介质可以位于运行机器可读指令的机器中或位于远程站点处，机器可读指令可从所述远程站点通过网络下载以供执行。
在一些实施方案中，计算系统500包含用于执行方法400的一个或多个实施方案的至少一些方面的一个或多个打印机校准模块508。应当理解，计算系统500是计算系统的一个示例，并且计算系统500可以具有比所示更多或更少的部件，可以与图5的示例性实施方案中未示出的附加部件组合，和/或计算系统500可以具有图5中所示的部件的不同配置或布置。图5所示的各种部件可以在硬件、软件或硬件和软件两者的组合中实现，包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路。
此外，本文所述的处理方法中的步骤可以通过运行信息处理装置中的一个或多个功能模块来实现，所述信息处理装置诸如通用处理器或专用芯片，诸如ASIC、FPGA、PLD、或其他适合的设备。这些模块、这些模块的组合和/或它们与通用硬件的组合被涵盖在本发明的保护范围内。
尽管阐述本教导内容的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体示例中给出的数值是尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含一定的误差，这些误差必然是由它们各自的测试测量值中存在的标准偏差引起的。此外，本文所公开的所有范围应理解为涵盖其中所包含的任何和所有子范围。例如，“小于10”的范围可以包括介于(并且包括)最小值0和最大值10之间的任何和所有子范围，即具有等于或大于0的最小值和等于或小于10的最大值的任何和所有子范围，例如1至5。
虽然已经相对于一个或多个实施方式示出了本教导内容，但是可以对所示示例做出改变和/或修改，而不脱离所附权利要求的精神和范围。例如，应当理解，虽然所述过程被描述为一系列动作或事件，但本教导内容不受此类动作或事件的排序的限制。一些动作可按不同顺序发生和/或与除本文所述的那些以外的其他动作或事件同时发生。另外，不需要所有的过程阶段来实现根据本教导内容的一个或多个方面或实施方案的方法。应当理解，可添加结构对象和/或处理级，或者可以移除或修改现有的结构对象和/或处理级。此外，本文所描绘的动作中的一者或多者可在一个或多个单独的动作和/或阶段中执行。此外，如果术语“包括”、“包含”、“具有”、“带有”或其变体用于具体实施方式和权利要求中，则此类术语旨在以类似于术语“包括”的方式呈包括性。术语“…中的至少一者”用来指可选择所列项目中的一者或多者。此外，在本文的讨论和权利要求中，相对于一者在另一者“上”的两个材料使用的术语“在…上”意指这两个材料之间的至少一些接触，而“在…上方”意指这两个材料接近，但可能有一个或多个附加居间材料，使得接触是可能的但非必需。“在…上”和“在…上方”均不暗示如本文所用的任何方向性。术语“保形的”描述了底层材料的角度因保形材料而得以保留的涂层材料。术语“约”指示可略微改变所列的值，只要所述改变不会导致所述过程或结构与所示的实施方案不符即可。术语“联接”(couple)、“联接”(coupled)、“连接”(connect)、“连接”(connection)、“连接”(connected)、“与…连接”(in connectionwith)和“连接”(connecting)是指“与…直接连接”或“经由一个或多个中间元件或构件与…连接”。最后，术语“示例性”或“例示性”指示所述描述用作示例，而非暗示其是理想的。通过考虑本说明书并实践本文公开内容，本教导内容的其他实施方案对于本领域技术人员可以是显而易见的。旨在仅将本说明书和示例视为示例性的，而本教导内容的真实范围和精神由以下权利要求指示。

Claims (20)

1.一种三维打印机，包括：
喷嘴，其被构造为将材料挤出到表面上以产生3D物体；
第一移动装置，其被构造为在所述材料被挤出时在水平面中在第一方向上移动所述喷嘴，这在所述水平面中产生与所述第一方向相反方向的摩擦力，其中所述第一移动装置不会导致所述材料被挤出；以及
第一传感器，其被构造为在所述第一移动装置在所述第一方向上移动所述喷嘴时测量所述第一移动装置的第一电参数，其中所述第一电参数与所述摩擦力直接相关，并且其中所述喷嘴与所述表面之间的距离响应于所述第一电参数与所述第一移动装置的第一电参数阈值的比较而变化。
2.根据权利要求1所述的三维打印机，其中当所述材料被挤出到所述表面上以产生所述3D物体时，所述第一传感器测量所述第一电参数。
3.根据权利要求1所述的三维打印机，其中所述第一电参数包括电流，其中所述电流随着所述距离减小而增大，并且其中所述电流随着所述距离增大而减小。
4.根据权利要求1所述的三维打印机，其中当所述第一电参数大于所述第一电参数阈值时，增大所述喷嘴与所述表面之间的所述距离，并且其中当所述第一电参数小于第二电参数阈值时，减小所述喷嘴与所述表面之间的所述距离。
5.根据权利要求1所述的三维打印机，其中当所述第一电参数大于所述第一电参数阈值时，减小所述喷嘴与所述表面之间的所述距离，并且其中当所述第一电参数小于第二电参数阈值时，增大所述喷嘴与所述表面之间的所述距离。
6.根据权利要求1所述的三维打印机，还包括：
第二移动装置，其被构造为在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上移动所述喷嘴；以及
第二传感器，其被构造为在所述第二移动装置在所述第二方向上移动所述喷嘴时测量所述第二移动装置的第二电参数，
其中所述喷嘴与所述表面之间的所述距离响应于所述第二电参数与所述第二移动装置的第一电参数阈值的比较而变化。
7.根据权利要求6所述的三维打印机，其中当所述第二电参数大于所述第二移动装置的所述第一电参数阈值时，增大所述喷嘴与所述表面之间的所述距离，并且其中当所述第二电参数小于所述第二移动装置的第二电参数阈值时，减小所述喷嘴与所述表面之间的所述距离。
8.根据权利要求6所述的三维打印机，其中当所述第二电参数大于所述第二移动装置的所述第一电参数阈值时，减小所述喷嘴与所述表面之间的所述距离，并且其中当所述第二电参数小于所述第二移动装置的第二电参数阈值时，增大所述喷嘴与所述表面之间的所述距离。
9.根据权利要求8所述的三维打印机，还包括第三移动装置，其被构造为在基本上垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上改变所述距离，其中所述第三移动装置被构造为至少部分地基于所述第一电参数、所述第二电参数或两者来在所述第三方向上改变所述距离。
10.根据权利要求9所述的三维打印机，其中所述第三移动装置被构造为在所述第三方向上移动所述喷嘴或所述表面以改变所述距离。
11.一种三维打印机，其包括：
轨道；
框架，其联接到所述轨道并且被构造为沿所述轨道移动，其中所述框架包括：
从所述轨道向上延伸的腿部；以及
从所述腿部延伸的横梁；
工具安装架，其联接到所述横梁并且被构造为沿所述横梁移动；
联接到所述工具安装架的喷嘴，其中所述喷嘴被构造为将材料挤出到表面上以产生3D物体；
第一马达，其被构造为在所述材料被挤出时在水平面中在第一方向上沿所述轨道移动所述框架，这在所述水平面中产生与所述第一方向相反方向的摩擦力，其中所述第一马达不被构造为导致所述材料被挤出；
第一传感器，其被构造为在所述第一马达沿所述轨道移动所述喷嘴时测量所述第一马达的第一电参数，其中所述第一电参数与所述摩擦力直接相关；
第二马达，其被构造为沿所述横梁移动所述工具安装架；
第二传感器，其被构造为在所述第二马达沿所述横梁移动所述工具安装架时测量所述第二马达的第二电参数；以及
第三马达，其被构造为至少部分地基于所述第一电参数、所述第二电参数或两者来保持或改变所述喷嘴与所述表面之间的距离。
12.根据权利要求11所述的三维打印机，其中马达装置被构造为响应于所述第一电参数大于所述第一马达的第一电参数阈值、响应于所述第二电参数大于所述第二马达的第一电参数阈值、或两者来增大所述喷嘴与所述表面之间的所述距离。
13.根据权利要求12所述的三维打印机，其中所述马达被构造为响应于所述第一电参数小于所述第一马达的第二电参数阈值、响应于所述第二电参数小于所述第二马达的第二电参数阈值、或两者来减小所述喷嘴与所述表面之间的所述距离。
14.根据权利要求13所述的三维打印机，其中所述第三马达以预定量改变所述距离。
15.根据权利要求13所述的三维打印机，其中所述第三马达改变所述距离，直至所述第一电参数介于所述第一马达的所述第一电参数阈值与所述第二电参数阈值之间并且所述第二电参数介于所述第二马达的所述第一电参数阈值与所述第二电参数阈值之间。
16.一种用于操作三维打印机的方法，包括：
使用第一移动装置在水平面中在第一方向上移动所述三维打印机的喷嘴；
当所述喷嘴在所述第一方向上移动时，将材料从所述喷嘴挤出到表面上以产生3D物体，其中在所述喷嘴在所述水平面内移动时所述材料被挤出，这在所述水平面中产生与所述第一方向相反方向的摩擦力，并且其中所述第一移动装置不被配置为导致所述材料被挤出；
当所述喷嘴在所述第一方向上移动并挤出所述材料时，测量所述第一移动装置的第一电参数，其中所述第一电参数与所述摩擦力直接相关；
将所述第一电参数与所述第一移动装置的第一电参数阈值进行比较；以及
响应于所述比较，调节所述喷嘴与所述表面之间的距离。
17.根据权利要求16所述的用于操作三维打印机的方法，其中调节所述距离包括响应于所述第一电参数大于所述第一移动装置的所述第一电参数阈值而增大所述距离。
18.根据权利要求17所述的用于操作三维打印机的方法，还包括将所述第一电参数与所述第一移动装置的第二电参数阈值进行比较，其中调节所述距离包括响应于所述第一电参数小于所述第一移动装置的所述第二电参数阈值而减小所述距离。
19.根据权利要求18所述的用于操作三维打印机的方法，还包括：
使用第二移动装置在第二方向上移动所述喷嘴，其中所述第二方向基本上垂直于所述第一方向；
当所述喷嘴在所述第二方向上移动时，将所述材料从所述喷嘴挤出到所述表面上；
当所述喷嘴在所述第二方向上移动并挤出所述材料时，测量所述第二移动装置的第二电参数；
将所述第二电参数与所述第二移动装置的第一电参数阈值进行比较并且与所述第二移动装置的第二电参数阈值进行比较；以及
响应于比较所述第二电参数，调节所述喷嘴与所述表面之间的所述距离。
20.根据权利要求19所述的用于操作三维打印机的方法，其中调节所述距离包括：
响应于所述第二电参数大于所述第二移动装置的所述第一电参数阈值而增大所述距离；以及
响应于所述第二电参数小于所述第二移动装置的所述第二电参数阈值而减小所述距离。
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