CN114919182A - 一种3d打印方法、打印机、系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种3D打印方法、打印机、系统及存储介质。所述3D打印方法包括：打印头移动至起始打印位置，并沿第一方向进行首道打印工作；打印头沿第二方向错位预设距离并沿第一方向或第一方向的反向进行次道打印工作；所述第一方向与所述第二方向相交；所述预设距离为所述打印头的喷孔列间距的1/n，且n≥2；循环执行上述步骤，直至打印完成。所述打印机、系统均采用所述3D打印方法进行打印，所述存储介质用于存储所述3D打印方法的执行程序。所述3D打印方法、打印机、系统及存储介质能够提高3D打印机纵向打印精度。

Description

一种3D打印方法、打印机、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印方法、打印机、系统及存储介质。
背景技术
立体喷墨打印法(Three-Dimension Printing，3DP)，通过使用液态连接体将铺有粉末的各层固化，以创建三维实体原型，具体打印流程为：供料时通过压辊将粉末平铺于打印平台之上，打印头在软件系统的控制下，按照模型截面的二维数据运行，选择性地在相应位置喷绘液态连接体，最终构成层；一层固化完成后，打印平台下降，压辊再次将粉末铺平，然后开始新一层的粘结，如此循环，直至整个打印产品粘结完毕。
在3DP打印设备中，打印头喷头中排列几百乃至上千个喷孔，现有技术中通常采用缩小喷孔列间距的方式来提高3D打印机的纵向打印精度，但是喷孔列间距不能无限缩小，受喷孔最小列间距限制，3D打印机的纵向打印精度难以再提高。
发明内容
基于此，有必要针对3D打印机的纵向打印精度受限问题，提供一种不受喷孔最小列间距限制、有效提高3D打印机纵向打印精度的3D打印方法、打印机、系统及存储介质。
一种3D打印方法，包括：
打印头移动至起始打印位置，并沿第一方向进行首道打印工作；
打印头沿第二方向错位预设距离并沿第一方向或第一方向的反向进行次道打印工作；
所述第一方向与所述第二方向相交；
所述预设距离为所述打印头的喷孔列间距的1/n，且n≥2；
循环执行上述步骤，直至打印完成。
在其中一个实施例中，所述预设距离为所述打印头的喷孔列间距的1/2。
在其中一个实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直。
在其中一个实施例中，所述次道打印工作结束后，打印头沿第二方向逐次错位并沿第一方向或第一方向的反向进行逐道打印工作，直至打印头移动至结束打印位置。
在其中一个实施例中，在所述打印头移动至起始打印位置之后，所述打印头沿第一方向进行首道打印工作之前，工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作。
在其中一个实施例中，在每道打印工作之间，工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作。
在其中一个实施例中，在首道打印工作之前，界面处理软件解析打印文件，并制成打印头可识别的格式；打印头加载打印文件并计算打印参数，操作软件根据打印参数计算打印头移动坐标；所述打印参数包括喷孔列数和位置编码。
第二方面，本发明实施例公开一种3D打印机，应用于上述的3D打印方法，包括：
选择模块，用于确定打印头的起始位置；
第一执行模块，用于控制打印头沿第一方向和/或第一方向的反向进行打印工作；
第二执行模块，用于控制打印头沿第二方向错位运动；
判断模块，用于循环执行上述步骤，直至打印完成。
第三方面，本发明实施例公开一种3D打印系统，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文所述3D打印方法的步骤。
第四方面，本发明实施例公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述3D打印方法的步骤。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例公开的3D打印方法，通过首道与次道错位插补打印的方式，实现3D打印机纵向打印精度的有效提高。本发明实施例公开的3D打印方法不需要缩小喷孔列间距即可提高3D打印机纵向打印精度，不受喷孔最小列间距的限制，可以减小错位距离的同时增加打印道数，极大地提高3D打印机的纵向打印精度。
附图说明
图1为本发明实施例一公开的打印机的第1道打印示意图；
图2为本发明实施例一公开的打印机的第2道打印示意图。
100-打印头喷头；200-喷孔；300-第1道打印区域；400-第2道打印区域。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一实施方式中，一种3D打印方法，包括：打印头移动至起始打印位置，并沿第一方向进行首道打印工作；打印头沿第二方向错位预设距离并沿第一方向或第一方向的反向进行次道打印工作；循环执行上述步骤，直至打印完成。具体地，第一方向与第二方向相交；预设距离为打印头的喷孔列间距的1/n，且n≥2。
在一实施方式中，一种3D打印机，包括：选择模块，用于确定打印头的起始位置；第一执行模块，用于控制打印头沿第一方向和/或第一方向的反向进行打印工作；第二执行模块，用于控制打印头沿第二方向错位运动；判断模块，用于循环执行上述步骤，直至打印完成。
在一实施方式中，一种3D打印系统，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述3D打印方法的步骤。
在一实施方式中，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述3D打印方法的步骤。
上述3D打印方法、打印机、系统及存储介质，通过通过首道与次道错位插补打印的方式，实现3D打印机纵向打印精度的有效提高；此方法不受喷孔最小列间距限制，可以减小错位距离的同时增加打印道数，极大地提高3D打印机的纵向打印精度；也可以辅以双向打印的方式、逐道分层错位的方式进一步提高打印效率，降低生产成本。
下面结合具体实施例对所述3D打印方法进行说明，以进一步理解所述3D打印方法的发明构思。
实施例一
如图1所示，一种3D打印方法，打印头喷头100采用喷孔数量为256的单排喷孔200，喷孔间距为0.254mm，喷头物理精度为100dpi，包括以下步骤：
S100：对分层文件解析，获得三维打印模型的总层数N及每一层打印轮廓数据，构造二维打印图像Ki(1≤i≤N)。
S200：打印头移动至起始打印位置[0,0]，打印头喷孔依次加载二维打印图像Ki(1≤i≤N)的1、3、5、7……511行数据，打印头横向运动并进行第1道打印工作，完成第1道打印区域300的打印工作。
S300：第1道打印工作完成后，打印头移动到[0,0.127]位置，打印头喷孔依次加载二维图像Ki(1≤i≤N)的2、4、6、8……512行数据，打印头横向运动并进行第2道打印工作，完成第2道打印区域400的打印工作，即当前层的最后一道打印工作。
需要说明的是，本实施例第1道与第2道横向打印方向相同。
S400：工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作。
S500：重复S200至S400的打印逻辑，直至完成整个打印产品。
本实施例中，在不改变喷头列间距的前提下，3D打印机纵向打印精度在喷头物理精度100dpi的基础上提高至2倍，为200dpi。
实施例二
一种3D打印方法，包括下述步骤：
S100：对分层文件解析，获得三维打印模型的总层数N及每一层打印轮廓数据，构造二维打印图像Ki(1≤i≤N)；
需要说明的是，3D打印机中设置的打印头包括若干喷头，每个喷头开设有若干喷孔。在本实施例中，选择使用的喷头的排列方式可以是单排设置，也可以是双排设置；即，对于m个喷孔的喷头单排设置时，相邻两个喷孔间距计为s；对于m个喷孔的喷头双排设置时，则每排具有m/2个喷孔，要求两排喷孔错位设置，第一排的第一个喷孔与第二排的第一个喷孔之间的纵向间距计为s；因此可以将双排设置的喷孔看成单排设置的喷孔模式。
S200：打印头移动至起始打印位置[x,y]，打印头喷孔依次加载二维打印图像Ki(1≤i≤N)的1、n+1、2n+1、3n+1……(m-1)*n+1行数据，打印头横向运动并进行第1道打印工作。
需要说明的是，在不改变喷孔间距的情况下，本实施例预计将3D打印机纵向精度的提高n倍，其中n为整数。
S300：第1道打印工作完成后，打印头移动到[x,y+s/n]位置，打印头喷孔依次加载二维图像Ki(1≤i≤N)的2、n+2、2n+2、3n+2……(m-1)*n+2行数据，打印头横向运动并进行第2道打印工作。
S400：第2道打印工作完成后，打印头移动到[x,y+2s/n]位置，打印头喷孔依次加载二维图像Ki(1≤i≤N)的3、n+3、2n+3、3n+3……(m-1)*n+3行数据，打印头横向运动并进行第3道打印工作。
S500：第3道打印工作完成后，打印头移动到[x,y+3s/n]位置，打印头喷孔依次加载二维图像Ki(1≤i≤N)的4、n+4、2n+4、3n+4……(m-1)*n+4行数据，打印头横向运动并进行第4道打印工作。
S600：依照本实施例上述步骤持续打印，直到第n-1道打印工作完成后，打印头移动到[x,y+(n-1)*s/n]位置，打印头喷孔依次加载二维图像Ki(1≤i≤N)的n、2n、3n、4m……m*n行数据，打印头横向运动并进行第n道打印工作，即当前层的最后一道打印工作。
需要说明的是，本实施例上述第1至n道打印工作中，打印头的横向打印方向相同。
S700：工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作。
S800：重复S200至S700的打印逻辑，直至完成整个打印产品。
本实施例中，在不改变喷头列间距的前提下，3D打印机纵向打印精度在喷头物理精度的基础上提高至n倍。
实施例三
一种3D打印方法，喷孔数量为256的单排喷孔喷头，喷孔间距为0.254mm，喷头物理精度为100dpi，包括下述步骤：
S100：对分层文件解析，获得三维打印模型的总层数N及每一层打印轮廓数据，构造二维打印图像Ki(1≤i≤N)。
S200：打印头移动至起始打印位置[0,0]，打印头喷孔依次加载二维打印图像Ki(1≤i≤N)的1、3、5、7……511行数据，打印头横向运动并进行第1道打印工作。
S300：第1道打印工作完成后，打印头的位置为[0,S]，打印头移动到[0,S+0.127]位置，打印头喷孔依次加载二维图像Ki(1≤i≤N)的2、4、6、8……512行数据，打印头横向运动并进行第2道打印工作，即当前层的最后一道打印工作。
需要说明的是，本实施例第1道与第2道打印工作中打印头的横向打印方向相反。
S400：工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作。
S500：重复S200至S400的打印逻辑，直至完成整个打印产品。
本实施例中，在不改变喷头列间距的前提下，3D打印机纵向打印精度在喷头物理精度100dpi的基础上提高至2倍，为200dpi，并且，采用双向打印，打印效率更高。
实施例四
一种3D打印方法，适用于强度、硬度等性能指标要求较低产品的打印，喷孔数量为256的单排喷孔喷头，喷孔间距为0.254mm，喷头物理精度为100dpi，包括下述步骤：
S100：对分层文件解析，获得三维打印模型的总层数N及每一层打印轮廓数据，构造二维打印图像Ki(1≤i≤N)。
S200：工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作；打印头移动至起始打印位置[0,0]，打印头喷孔依次加载二维打印图像Ki(1≤i≤N)的1、3、5、7……511行数据，打印头横向运动并进行第1道打印工作。
S300：第1道打印工作完成后，工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作；打印头移动到[0,0.127]位置，打印头喷孔依次加载二维图像Ki(1≤i≤N)的2、4、6、8……512行数据，打印头横向运动并进行第2道打印工作，即当前层的最后一道打印工作。
S500：重复S200至S300的打印逻辑，直至完成整个打印产品。
需要说明的是，S200、S300步骤中，打印头的移动与铺粉工作的先后顺序本实施例不做具体要求，只要打印头与铺粉装置相互不干扰即可。
本实施例，在不改变喷头列间距的前提下，3D打印机纵向打印精度在喷头物理精度100dpi的基础上提高至2倍，为200dpi，并且，通过逐层错位分道打印的方式，节约生产成本，有效提高打印效率。
实施例五
一种3D打印方法，采用双向打印方式，其余与实施例四相同，对此本实施例不在赘述。
本实施例中，在不改变喷头列间距的前提下，3D打印机纵向打印精度在喷头物理精度的基础上提高至2倍，并且，通过逐层错位分道双向打印的方式，节约生产成本，极大提高打印效率。
上述任意实施例中，一种3D打印机，包括：选择模块，用于确定打印头的起始位置；第一执行模块，用于控制打印头横向运动并进行打印工作；第二执行模块，用于控制打印头纵向错位运动；判断模块，用于循环执行上述步骤，直至打印完成。
上述任意实施例中，一种3D打印系统，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述3D打印方法的步骤。
上述任意实施例中，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述3D打印方法的步骤。
上述3D打印机、系统及存储介质，通过首道与次道错位插补打印的方式，实现3D打印机纵向打印精度的有效提高；不需要缩小喷孔列间距即可提高3D打印机纵向打印精度，不受喷孔最小列间距的限制，可以减小错位距离的同时增加打印道数，极大地提高3D打印机的纵向打印精度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D打印方法，其特征在于，包括：
打印头移动至起始打印位置，并沿第一方向进行首道打印工作；
打印头沿第二方向错位预设距离并沿第一方向或第一方向的反向进行次道打印工作；
所述第一方向与所述第二方向相交；
所述预设距离为所述打印头的喷孔列间距的1/n，且n≥2；
循环执行上述步骤，直至打印完成。
2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述预设距离为所述打印头的喷孔列间距的1/2。
3.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。
4.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述次道打印工作结束后，打印头沿第二方向逐次错位并沿第一方向或第一方向的反向进行逐道打印工作，直至打印头移动至结束打印位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的3D打印方法，其特征在于，在所述打印头移动至起始打印位置之后，所述打印头沿第一方向进行首道打印工作之前，工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的3D打印方法，其特征在于，在每道打印工作之间，工作台下降一个层厚，铺粉装置进行铺粉工作。
7.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，在首道打印工作之前，界面处理软件解析打印文件，并制成打印头可识别的格式；
打印头加载打印文件并计算打印参数，操作软件根据打印参数计算打印头移动坐标；
所述打印参数包括喷孔列数和位置编码。
8.一种3D打印机，应用于权利要求1至7中任一项所述的3D打印方法，其特征在于，包括：
选择模块，用于确定打印头的起始位置；
第一执行模块，用于控制打印头沿第一方向和/或第一方向的反向进行打印工作；
第二执行模块，用于控制打印头沿第二方向错位运动；
判断模块，用于循环执行上述步骤，直至打印完成。
9.一种3D打印系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述3D打印方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述3D打印方法的步骤。
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