TWI621519B - 一種調整立體列印功率的方法及裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種調整立體列印功率的方法及裝置，根據所設置的列印速度及列印溫度，獲得目標加熱功率；將立體列印機的加熱功率設置為目標加熱功率後，再進行立體列印對象的列印。因此，本發明實施例提供的方法及裝置，可以自適應調整加熱功率，使其與所設置的列印速度及列印溫度匹配，節省電力及提高立體列印對象品質。

Description

一種調整立體列印功率的方法及裝置

本發明係一種列印技術，特別係有關於一種調整立體列印功率的方法及裝置。

立體列印是添加劑製造技術的一種形式，在添加劑製造技術中立體列印對象是立體列印機透過連續的實體層創建出來的。立體列印機相對於其他的添加劑製造技術而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優點。立體列印機是可以列印出真實立體物體的一種設備，功能上與鐳射成型技術一樣，採用分層加工、疊加成形，即透過逐層增加材料生成立體列印對象，與傳統的去除材料加工技術完全不同。稱之為立體列印機是參照了其技術原理，因為分層加工的過程與噴墨列印機的工作原理十分相似。

目前，立體列印機在進行立體列印對象的列印時，首先，獲取到立體列印對象的模型資料資訊；然後，根據立體列印對象的模型資料資訊，採用預先設置的通用列印參數資訊，進行立體列印；最後，得到立體列印對象。

立體列印機可以採用熔融擠出成型(FDM)技術，其採用的列印材料為熱塑性材料，列印材料在立體列印機的噴頭內被加熱熔化後擠出，列印材料迅速固化，並與周圍的材料黏結，得到一個層片。每一個層 片都是在上一層上堆積而成，上一層片對當前層片起到定位和支撐作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會發生變化，當變化較大時，上一層片就無法對當前層片起到定位和支撐作用，這時就需要進行列印外部支撐結構後，再繼續列印當前層。

立體列印機在列印過程中，常常根據實際需要採用不同的速度或溫度進行列印，比如列印外部支撐結構的時候為了後期的剝離，與層片之間的結合度就會小於立體列印對象主體中各個層片之間的結合度，在列印時就需要採用比列印立體列印對象主體中各個層片更低的溫度和更快的速度來進行列印。

目前，採用FDM技術的立體列印機所採用的加熱功率都是恆定的，無法調整，不會根據所設置的列印速度和列印溫度進行高低調整，這會使得所設置的列印速度和列印溫度在具體實現上無法實際達到或超過，這會導致以下問題：1、當設置的加熱功率大於所設置的列印速度和列印溫度要求的加熱功率時，立體列印機的功率過剩，耗費電力；2、當設置的加熱功率小於所設置的列印速度和列印溫度要求的加熱功率時，功率不夠，無法滿足列印速度，單位時間融化的列印材料不夠，造成最終得到的立體列印對象品質下降。

有鑑於此，本發明實施例提供一種調整立體列印功率的方法，該方法能夠自適應調整加熱功率，使其與所設置的列印速度及列印溫度匹配，節省電力及提高立體列印對象品質。

本發明實施例還提供一種調整立體列印功率的裝置，該裝置能夠自使適應調整加熱功率，使其與所設置的列印速度及列印溫度匹配，節省電力及提高立體列印對象品質。

根據上述目的，本發明是這樣實現的：一種調整立體列印功率的方法，該方法包括：設置立體列印機的列印溫度及列印速度，根據所述列印溫度及列印速度，獲取目標加熱功率；將立體列印機的加熱功率設置為所述目標加熱功率；採用所述目標加熱功率進行立體列印對象的列印。

獲取所述目標加熱功率為：設置所述列印溫度、列印速度及目標加熱功率的對應關係；根據所述對應關係，獲取所述列印溫度及列印速度對應的目標加熱功率。

所述的對應關係是指目標加熱功率是關於變量列印溫度及列印速度的三維函數，所述目標加熱功率隨著列印溫度的升高而增大，所述目標加熱功率隨著列印速度的加快而增大。

所述列印速度為立體列印機的3個步進電機及1個給料電機相配合後得到的立體列印對象的列印速度，或者為列印材料的給料速度。

所述目標加熱功率還根據列印材料類型資訊及立體列印機的加熱部件效率資訊進行調整。

設置所述列印溫度及列印速度為： 同一立體列印對象，對於不同列印層或支撐結構設置不同的列印溫度及列印速度。

一種調整立體列印功率的裝置，包括：設置單元、加熱功率計算單元及加熱功率控制單元，其中， 設置單元，用於設置立體列印機的列印溫度及列印速度；加熱功率計算單元，用於根據所述列印溫度及列印速度，獲取目標加熱功率；加熱功率控制單元，用於將立體列印機的加熱功率設置為所述目標加熱功率，採用所述目標加熱功率進行立體列印對象的列印。

所述加熱功率計算單元，還用於設置所述列印溫度、列印速度及目標加熱功率的對應關係，根據所述對應關係，獲取所述列印溫度及列印速度對應的目標加熱功率。

所述的對應關係是指目標加熱功率是關於變量列印溫度及列印速度的三維函數，所述目標加熱功率隨著列印溫度的升高而增大，所述目標加熱功率隨著列印速度的加快而增大。

一種立體成型設備，包括：機架、列印平臺、電機元件、噴頭元件；所述電機組件包括上述的調整立體列印功率的裝置，所述調整立體列印功率的裝置根據列印速度及列印溫度，獲取目標加熱功率，進行立體列印對象的列印。

由上述方案可以看出，本發明實施例的立體列印機根據所設置的列印速度及列印溫度，獲取目標加熱功率；將立體列印機的加熱功率設置為所述目標加熱功率後，再採用所述目標加熱功率進行立體列印對象 的列印。因此，本發明實施例提供的方法及裝置，可以自適應調整加熱功率，使其與所設置的列印速度及列印溫度匹配，節省電力及提高立體列印對象品質。

101~104‧‧‧步驟

第1圖為本發明實施例提供的調整立體列印功率的方法流程圖；第2圖為本發明實施例提供的調整立體列印功率的裝置結構示意圖。

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明作進一步詳細說明。

本發明實施例為了自適應調整加熱功率，使其與所設置的列印速度及列印溫度匹配，節省電力及提高立體列印對象品質，立體列印機根據所設置的列印速度及列印溫度，獲取目標加熱功率；將立體列印機的加熱功率設置為所述目標加熱功率後，再採用所述目標加熱功率進行立體列印對象的列印。

第1圖為本發明實施例提供的調整立體列印功率的方法流程圖，其具體步驟為：步驟101、設置立體列印機的列印溫度及列印速度；在本步驟中，立體列印機會根據立體列印對象的特性及立體材料的特性，設置列印溫度及列印速度； 在本步驟中，同一立體列印對象，對於不同列印層或支撐結構，所設置的列印溫度及列印速度不同，這時，根據不同列印層或支撐結構分別預先設定列印溫度及列印速度；步驟102、根據所設置的列印溫度及列印速度，獲取目標加熱功率；本步驟中，設置列印溫度、列印速度及目標加熱功率的對應關係；根據所述對應關係，獲取所設置的列印溫度及列印速度，對應的目標加熱功率；其中，對應關係是指目標加熱功率是關於變量列印溫度及列印速度的三維函數，所述目標加熱功率隨著列印溫度的升高而增大，所述目標加熱功率隨著列印速度的加快而增大；步驟103、將立體列印機的加熱功率設置為目標加熱功率；步驟104、採用目標加熱功率進行立體列印對象的列印。

在本發明實施例中，所設置的列印速度包括立體列印機的3個步進電機及1個給料電機的速度，三個步進電機為立體列印對象的X軸、Y軸和Z軸的步進電機，給料電機的速度需要與這三個步進電機的速率相配合，或者為列印材料的給料速度，這裡不限制。

比如，針對聚乳酸(PLA)材料，設置列印溫度範圍180-210℃、列印速度40-70毫米/每秒，對應的目標加熱功率為70-120瓦；其中，目標加熱功率隨著列印溫度的升高而增大，目標加熱功率隨著列印速度的加快而增大。

在本發明實施例中，所設置的列印溫度及列印速度與計算得到的目標加熱功率為三維函數關係。在調整最合適的加熱功率同時，還包括： 根據列印材料類型資訊及立體列印機的加熱部件效率資訊；立體列印機獲取目標加熱功率。

舉一個具體的實施例說明。

針對列印材料為PLA材料時，使用立體列印機的基準列印溫度，不同的給料速度，實驗得出的最佳加熱功率如表一所示：

在表一中，由於立體列印機的機器類型限制，給料速度存在上限。

針對列印材料為PLA材料時，使用立體列印機的不同列印溫度，採用立體列印機的基準給料速度，實驗得出的最佳加熱功率如表二所示：

在表二中，列印溫度的上下限範圍與列印材料相關，比如PLA材料一般為180~210攝氏度。

針對列印材料為PLA材料時，使用立體列印機的不同列印溫度，採用立體列印機的不同給料速度，實驗得出的最佳加熱功率如表三所示：

從表三可以看出，目標加熱功率的設定和設定的列印溫度及給料速度並不是單純的線性關係，而是根據不同的立體列印機的類型設置的不同。另外，在實驗過程中，目標加熱功率會在一定範圍內浮動，列印效果基本無特別影響。

因此，本發明實施例設置了列印溫度、列印速度及加熱功率的對應關係，比如在立體列印機中緩存資料表，資料表中具有列印溫度、列印速度及加熱功率的對應關係，當設置完列印溫度及設置完列印速度後，就可以查詢該對應關係，獲得目標加熱功率，進行立體列印對象的列印。

第2圖為本發明實施例提供調整立體列印功率的裝置結構示意圖，包括：設置單元、加熱功率計算單元及加熱功率控制單元，其中， 設置單元，用於設置立體列印機的列印溫度及列印速度；加熱功率計算單元，用於根據所述列印溫度及列印速度，獲取目標加熱功率；加熱功率控制單元，用於將立體列印機的加熱功率設置為目標加熱功率，採用目標加熱功率進行立體列印對象的列印。

在該裝置中，加熱功率計算單元，還用於設置列印溫度、列印速度及目標加熱功率的對應關係，根據對應關係，獲取所設置的列印溫度及列印速度，對應的目標加熱功率。其中，對應關係是指目標加熱功率是關於變量列印溫度及列印速度的三維函數，所述目標加熱功率隨著列印溫度的升高而增大，所述目標加熱功率隨著列印速度的加快而增大。

在本發明實施例中，還提供一種立體成型設備，該設備包括第2圖所述的裝置，所述立體列印功率調整裝置根據列印速度及列印溫度，獲取目標加熱功率，進行立體列印對象的列印。

從本發明實施例提供的方法及裝置可以看出，在立體列印對象列印時，自適應調整加熱功率，使其與所設置的列印速度及列印溫度匹配，節省電力，沒有空耗加熱頻率；且自動調節加熱功率，無需人工調整，按照需要加熱融化列印材料，保證了列印品質。

以上舉較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的申請專利範圍之內。

Claims (6)

1. 一種調整立體列印功率的方法，其特徵在於，該方法包括：設置一立體列印機之具有一列印溫度、一列印速度及一目標加熱功率的對應關係之一資料表，且該目標加熱功率係為關於變量該列印溫度及該列印速度的三維函數；設置立體列印機的該列印溫度及該列印速度；根據該列印溫度及該列印速度，查詢該資料表以獲取對應之該目標加熱功率；將該立體列印機的加熱功率設置為該目標加熱功率；採用該目標加熱功率進行立體列印對象的列印。
2. 如申請專利範圍第1項所述的調整立體列印功率的方法，其中該列印速度為該立體列印機的3個步進電機及1個給料電機相配合後得到的該立體列印對象的該列印速度，或者為該列印材料的給料速度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的調整立體列印功率的方法，其中該目標加熱功率還根據列印材料類型資訊及該立體列印機的加熱部件效率資訊進行調整。
4. 如申請專利範圍第1項所述的調整立體列印功率的方法，其中設置該列印溫度及該列印速度為：同一立體列印對象，對於不同列印層或支撐結構設置不同的該列印溫度及該列印速度。
5. 一種調整立體列印功率的裝置，其特徵在於，包括：設置單元、加熱功率計算單元及加熱功率控制單元，其中，該設置單元，用於設置立體列印機的列印溫度及列印速度； 該加熱功率計算單元，用於設置該立體列印機之具有該列印溫度、該列印速度及一目標加熱功率的對應關係之一資料表，且該目標加熱功率係為關於變量該列印溫度及該列印速度的三維函數，且根據該設置單元所設置之該列印溫度及該列印速度，查詢該資料表以獲取對應之該目標加熱功率；該加熱功率控制單元，用於將該立體列印機的該加熱功率設置為該目標加熱功率，採用該目標加熱功率進行立體列印對象的列印。
6. 一種立體成型設備，包括：機架、列印平臺、電機元件、噴頭元件；其中，該電機元件包括申請專利範圍第5項所述的調整立體列印功率的裝置，該調整立體列印功率的裝置根據列印速度及列印溫度，獲取目標加熱功率，進行立體列印對象的列印。