TWI782110B - 用於添加式製造的列印頭 - Google Patents

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威廉 Ｊ. 麥克奈許
艾利克 約維克
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美商捷普股份有限公司
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Abstract

本發明至少具有且包括一種用於添加式製造之一列印頭的設備、系統及方法。該設備、系統及方法可包括：至少兩個接近的滾刀，其適合於接收用於該添加式製造之一列印材料長絲且在其間擠壓該列印材料長絲，該等兩個滾刀中之各者包含兩個半部，其中滾刀半部中之各者包含齒，該等齒相對於相對滾刀半部之齒偏移；一馬達，其能夠將一旋轉賦予該等兩個滾刀中之至少一者，其中該擠壓由該旋轉引起；以及對著一熱端之一界面，其能夠在該列印材料長絲至少部分液化之後將其輸出以執行該添加式製造。

Description

用於添加式製造的列印頭
本發明係關於添加式製造，且更具體而言，係關於一種用於一添加式製造列印頭之設備、系統及方法。
作為實例，包括三維列印之添加式製造不僅在列印技術之開發方面，而且在產品研究及開發能力、原型製作能力及實驗能力之開發方面已取得非常顯著的進步。在可用的添加式製造(統稱為「3D列印」)技術當中，材料熔融沈積(「FDM」)列印係已開發之最重要的3D列印類型中之一者。
FDM係添加式製造技術，其允許經由使用例如加熱熱塑性長絲及將熱塑性長絲擠壓成連續層來逐層地建立3D元件，自經列印元件之基層或底層開始且列印至頂層或最後層。簡言之，FDM系統包括：列印頭，列印材料長絲自其饋送至經加熱噴嘴；X-Y平面控制形式(form)，其使列印頭在X-Y平面中移動；及列印平台，在其上列印基座且在列印連續層時，該列印平台在Z軸上移動。
更特定而言，FDM印表機噴嘴將自列印頭 接收之熱塑性列印長絲加熱至半液體狀態，且沿著為建構元件之各連續層所提供的X-Y平面擠壓路徑計劃沈積呈大小變化之珠粒形式的半液體熱塑性長絲。經列印珠粒/跡線大小可基於部分或部分之態樣而變化，接著被列印。另外，若需要對部分之態樣進行結構支撐，則藉由FDM印表機列印之跡線可包括可移除材料以充當一種支架，從而支撐需要支撐之部分之態樣。因此，FDM可用以建構實驗或功能性部分的簡單或複雜的幾何結構，諸如用於原型製作、小批量生產、製造輔助裝置及其類似者中。
然而，歸因於影響FDM，且尤其影響FDM程序之列印速度、品質及效率的數個因素，FDM在諸如中等至大批量生產之廣泛應用中的使用嚴重受限。如所提到的，在FDM列印中，典型地在列印頭之控制下將熱塑性物質自列印頭擠壓且接著將其加熱並自加熱噴嘴向外推送至列印板/平台或正生產之部分的前一層上。噴嘴根據預先鍵入之幾何形狀藉由列印頭之機器人X-Y平面調整而來回移動，諸如可鍵入至處理器中以控制機器人移動從而形成所要部分。
因此，歸因於諸如通常在FDM列印中設置之彼等列印頭的已知列印頭之性質，當前常常會出現對添加式製造之成本、效率及效能的限制。簡言之，在典型的已知列印頭中，列印材料係自捲筒(spool)經由用以擠壓列印材料之兩個列印滾刀(hob)朝向印表機之「熱端」饋送。在已知實施例中，步進馬達使在之間具有列印材料之兩個 相鄰滾刀在相反方向上轉動，以便將列印材料自捲筒饋送至熱端。然而，當前列印材料饋送之逐步性質常常將長絲劃痕，且進一步使列印材料長絲經受各種不合需要的效應，諸如壓縮、摩擦及滯後。列印材料滯後可尤其有害，此至少係因為列印材料可在自滾刀之輸出處或至滾刀之輸入處捲起或以其他方式重繞，藉此卡塞印表機。目前在使用中的滾刀之性質加重此等不利的列印效應。
因此，需要一種用於一添加式製造列印頭之設備、系統及方法。
本發明至少包括一種用於添加式製造之一列印頭的設備、系統及方法。該設備、系統及方法可包括：至少兩個接近的滾刀，其適合於接收用於該添加式製造之一列印材料長絲且在其間擠壓該列印材料長絲，該等兩個滾刀中之各者包含兩個相對的半部，其中滾刀半部中之各者包含齒，該等齒相對於相對滾刀半部之齒偏移；一馬達，其能夠將一旋轉賦予該等兩個滾刀中之至少一者，其中該擠壓由該旋轉引起；以及對著一熱端之一界面，其能夠在該列印材料長絲至少部分液化之後將其輸出以執行該添加式製造。
因此，所揭示實施例提供一種用於一添加式製造列印頭之設備、系統及方法的設備、系統及方法。
100:FDM印表機
102:X-Y軸驅動器
103:滾刀
103a、103b:一半滾刀/滾刀半部
103-1:受驅動滾刀/驅動滾刀
103-2:被動滾刀/未受驅動件/未受驅動滾刀/非驅動滾刀
104:列印頭
106:列印噴嘴
106a:末端通口/列印通口/噴嘴通口
110:列印材料
110a:列印材料捲筒
111:建構板
302:滾刀驅動器
304a:「嚙合長度」
402、402a、402b、1012:齒
404:可調整填隙片
502:力調整件
502a:專用力調整件/帶螺紋的可調整力元件
502b:開放/閉合凸輪
602:伺服馬達
604:馬達編碼器
702:用填隙片控制
704:規定路徑
710:空氣饋送件
802、802b:熔融分區
802a:固體分區
1002:饋送路徑
1003:受驅動滾刀
1004:編碼馬達
1005:未受驅動滾刀
1006:凸輪化
1010:長絲
1018:饋入物
1020:饋出物
1100:計算系統
1105:系統匯流排架構/系統匯流排
1110:中央處理單元(CPU)
1115:硬碟驅動機(HDD)
1120:記憶體控制器
1125:隨機存取記憶體(RAM)
1130:唯讀記憶體(ROM)
1135:周邊裝置通訊匯流排
1140、1145、1150:周邊裝置
1155:顯示控制器
1160:顯示器
1165:網路配接器
1170:外部通訊網路
1190:計算應用程式
關於附於本文且形成其部分的圖式來論述 所揭示之非限制性實施例，其中類似數字指示類似元件，且其中：圖1係添加式製造印表機之圖示；圖2係例示性添加式製造系統之圖示；圖3A及圖3B說明添加式製造列印頭之滾刀；圖4A及圖4B說明添加式製造列印頭之滾刀；圖5說明用於添加式製造列印頭之滾刀系統；圖6A及圖6B說明用於旋轉添加式製造列印頭之一或多個滾刀的伺服馬達；圖7A及圖7B說明添加式製造列印頭中之例示性熱端饋送路徑；圖8說明添加式製造系統中之熱端的分區熔融；圖9說明添加式製造系統中之列印頭；圖10說明添加式製造系統中之列印頭；以及圖11說明例示性計算系統。
本文中所提供之諸圖及描述可能已簡化以說明為了清楚理解本文中描述之設備、系統及方法而相關的態樣，同時出於清晰之目的，去除可見於典型的類似裝 置、系統及方法中的其他態樣。一般熟習此項技術者因此可認識到，其他元件及/或操作可為實施本文中所描述之裝置、系統及方法所需要及/或所必要的。但因為此等元件及操作在此項技術中已知，且因為其並不促進對本發明之較佳理解，所以出於簡潔起見，本文中可能不提供對此等元件及操作之論述。然而，本發明仍然被認為包括將為一般熟習此項技術者已知的所有此等元件、變化及對所描述態樣之修改。
貫穿本文提供實施例使得本發明將為充分透徹的，且將向熟習此項技術者充分傳達所揭示實施例之範圍。闡述眾多特定細節，諸如特定組件、裝置及方法之實例，以提供對本發明之實施例的透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，無需使用某些特定揭示細節，且實施例可以不同形式體現。因而，實施例不應被視為限制本發明之範圍。如上文所提到的，在一些實施例中，可能未詳細地描述熟知程序、熟知裝置結構及熟知技術。
本文中所使用之術語僅用於描述特定實施例之目的且並不意欲為限制性的。舉例而言，如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式「一(a/an)」及「該」可意欲亦包括複數形式。「包含(comprises、comprising)」、「包括」及「具有」等詞為包括性的，且因此指定所陳述特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但並不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或添加。 除非特定地識別為較佳或需要之執行次序，否則本文中所描述之步驟、程序及操作不被視為一定需要其按所論述或說明之特定次序的各別執行。亦應理解，代替或結合所揭示態樣，可使用額外或替代步驟。
除非另外清楚地指示，否則當一元件或層被稱作「在」另一元件或層「上」、「嚙合至」、「連接至」或「耦接至」另一元件或層時，該元件或層可直接在另一元件或層上、嚙合、連接或耦接至另一元件或層，或可存在介入元件或層。對比而言，當元件被稱作「直接在」另一元件或層「上」、「直接嚙合至」、「直接連接至」或「直接耦接至」另一元件或層時，可能不存在介入元件或層。應以類似方式解譯用於描述元件之間的關係的其他詞(例如，「在……之間」對「直接在……之間」、「鄰近」對「直接鄰近」，等等)。另外，如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯的所列項目中之一或多者的任何及所有組合。
又另外，儘管本文中可使用術語第一、第二、第三等以描述各種元件、組件、區、層及/或區段，但此等元件、組件、區、層及/或區段不應受此等術語限制。此等術語可僅用以將一個元件、組件、區、層或區段與另一元件、組件、區、層或區段區別。除非上下文清楚地指示，否則諸如「第一」、「第二」及其他數值術語之術語在本文中使用時並不暗示順序或次序。因此，可在不脫離實施例之教示的情況下將下文所論述的第一元件、組件、 區、層或區段稱為第二元件、組件、區、層或區段。
如本文中所論述，尋求改良列印頭實施例：其中可改良列印頭速度而無提到的諸如滯後或卡塞的有害效應；其中可改良列印精確度；其中改良列印回應性；且其中減小列印頭之重量。在所揭示實施例及其等效例中，可將列印頭速度改良至例如每秒100mm3；可將精確度改良至諸如每計數0.0003mm3，其中在400微米寬及100微米厚的跡線處具有10微米跡線長度解析度；可將回應性改良至諸如具有2微秒猛擊停止之1KHz系統回應；且可將列印頭之重量改良至諸如大約或小於600克。
圖1係說明例示性FDM印表機100之方塊圖。在圖示中，印表機包括X-Y軸驅動器102，該驅動器適合於在二維平面中，亦即沿X軸及Y軸移動列印頭104且因此移動列印噴嘴106。前述列印頭104及列印噴嘴106進一步包括於用於添加式製造之FDM印表機100中。如自圖1顯而易見，在經加熱列印材料相對於X-Y驅動器102之X-Y平面移動自列印噴嘴106沿Z軸向外流動時，可進行列印。藉此，多層列印材料110可沿由X-Y驅動器102規定之路徑自列印噴嘴106提供至建構板111上。
圖2更詳細地說明用於諸如3D印表機(諸如，FDM印表機)之例示性添加式製造裝置的列印頭104及噴嘴106系統。如所說明，列印材料110自列印材料捲筒110a經由頭104之滾刀103擠壓至經加熱噴嘴106中且穿過噴嘴。在列印噴嘴106加熱列印材料110時，列印 材料110至少部分地液化以自列印噴嘴106的在沿列印噴嘴106之遠離列印頭104之點處的末端通口106a輸出。藉此，被擠壓之列印材料110沿X-Y平面路徑經由Z軸自末端通口106a向外「列印」，該平面路徑由與列印頭104以連接方式相關聯之X-Y驅動器102(參見圖1)判定。
實施例可尤其藉由提供改良之滾刀103及滾刀驅動器302以夾持來自列印材料捲筒110a之列印材料110來提供對列印頭104之前述改良。圖3說明滾刀與列印材料110之「嚙合長度」304，如彼等術語在本文中所使用。在當前技術中，此嚙合長度304a通常由直徑在8至12或15mm之範圍內的滾刀產生。
關於圖3A來說明列印材料110藉由具有8至12mm之較小直徑且因此具有較小嚙合長度304a的滾刀103夾持。某些實施例藉由增大嚙合表面，亦即藉由增大滾刀103之直徑以增長與經列印材料長絲110之嚙合長度304來改良嚙合長度304，如圖3B中所說明。舉例而言，此等直徑增大之滾刀103可具有在20至40mm範圍內之直徑。
另外且如圖4A及圖4B之例示性實施例中所說明，各滾刀103可具有相對的一半滾刀103a及103b。一系列齒402a、402b可設置於各滾刀103上或各一半滾刀103a、103b上。作為非限制性實例，齒402a及402b可具有尖銳表面，諸如以便增強對列印材料110上之夾持。
在某些實施例中，相對的一半滾刀103a及103b之齒402a及402b可相對於彼此偏移預定的偏移量，諸如180度。更特定而言，此未對準可介於5度與180度之間，且可能由於兩個相對的滾刀半部103a及103b之純粹隨機關聯而發生。此外，兩個相對的滾刀半部103a及103b可在其間具備填隙片，使得一旦兩個相對的滾刀半部103a及103b接合，便可基於待由滾刀103提供之所要夾持程度而選擇填隙片。
值得注意的，過度尖銳的齒402及402b可不合需要地顯著咬合至列印材料110中，藉此增加拖曳，且因而齒402a及402b可經噴砂、鍍敷或偏移，但具有非尖銳表面(諸如，正方形或球形長絲夾持表面)，或偏移但具有變化的齒形狀(諸如，在三角形、正方形與球形夾持表面之間變化)，等等。
當然，可用相同方式一致地製造相對的滾刀半部103a、103b，且因此齒402a、402b可僅在相對的滾刀半部103a、103b互連時偏移。因此，諸如可調整填隙片404之可調整性可設置於相對的滾刀半部103a、103b之間，以便調整滾刀103夾持至列印材料110上之程度。在一實施例中，填隙片可手動地調整。由滾刀103提供之增加的夾持力可允許滾刀103之直徑相較於上文關於圖3所提到的直徑的對應減小，此部分地係由於：鑒於增強之夾持力，嚙合長度304增加之必要性降低。另外且替代地，相對的各滾刀半部103a及103b中的齒402a及402b之 數目可減少，但其中齒402仍交錯，只要沿列印材料110之嚙合長度304維持預定的摩擦程度以便滿足貫穿本文所論述之特性即可。
根據前述內容，某些實施例因此可提供具有極低損耗(亦即，拖曳/摩擦)之對列印材料110的極高程度之夾持。此外，相較於已知技術，可調整滾刀103之直徑以隨列印環境變化，從而僅提供諸如對於給定列印材料110或給定列印技術所必要的轉矩位準。前述情形亦可導致成本減小，諸如歸因於滾刀103之就緒可替換性，其亦可改良清潔及服務列印頭104所需之時間。
圖5說明根據某些實施例之滾刀103的例示性總成。如所說明，在某些實施例中可僅驅動「驅動滾刀」103-1，而相對滾刀103-2可係被動的，且受驅動滾刀103-1可包括與其相關聯的一或多個力調整件502以調整由滾刀103，諸如特定地由被動滾刀103-2施加至列印材料110的力。更特定而言，力調整件502可不僅設置於非驅動滾刀103-2上，而且另外設置於受驅動滾刀103-1上或兩個滾刀上。
未受驅動滾刀103-2可經彈簧加載、凸輪化或以其他方式壓抵受驅動滾刀103-1以既提供對滾刀103之間的列印材料110之最佳夾持及/或又提供相對可調整性，從而允許長絲大小不同而不必機械地重新調整滾刀長絲夾持之間的距離。舉例而言，力調整件502可包括結合滾刀103-1及103-2中之一者設置的專用力調整件502a 及/或開放/閉合凸輪502b。在此等實施例中，當凸輪502b閉合時，滾刀103由於彼此被迫接近而在實體上更緊密地與列印材料110相關聯。額外或次要力調整件502a可朝向或遠離凸輪502b移動，作為非限制性實例，諸如藉由如所展示之帶螺紋的可調整力元件502a之旋轉調整，以藉此按壓(或按下)與力調整件502相關聯之未受驅動滾刀103-2更靠近或遠離受驅動滾刀103-1，其必定修改由兩個滾刀103施加至列印材料110之力。
如貫穿本文所提到的，根據某些實施例，伺服馬達602而非已知技術之步進馬達可用以驅動受驅動滾刀103-1(注意到，可僅驅動一個滾刀，如上文所提到，而未受驅動滾刀103-2可經彈簧加載以將必需的力施加至列印材料110。更具體而言，在已知技術中，步進馬達通常用以驅動受驅動滾刀103-1，且因此步進馬達之典型開放迴路驅動繼續以相同的步調驅動而不管滑動、反作用力或其類似者。與已知步進馬達形成強烈對比，在某些所揭示實施例中，使用伺服馬達602可提供例如500Hz的伺服機械帶寬，且可另外經由結合伺服馬達602使用馬達編碼器進一步增強長絲夾持，如下文中進一步所論述。亦即，使用馬達編碼器604可允許監視滑動、馬達反作用力或其類似者，使得可進行調整以維持所要且一致的列印材料110饋送速度。
另外，結合伺服馬達602使用單個受驅動滾刀103-1可允許直接驅動受驅動滾刀103-1，亦即，無齒 輪滾刀驅動(未圖示)。儘管無齒輪滾刀驅動可略微增加自受驅動滾刀之中心軸線至中間熔融點的距離，以便實現供安裝伺服馬達602(其可直接驅動)之足夠空間，但無齒輪驅動仍進一步促進避免列印材料110之捲曲及卡塞。
圖6A及圖6B說明伺服馬達602，該伺服馬達在某些實施例中可包括一或多個馬達編碼器604，諸如以便允許量測及校準馬達驅動。經由使用可編碼之伺服馬達602，相較於已知技術可明顯地改良在實施例中提供的滾刀103與列印噴嘴106之間的伺服機械耦接，其實現部分地歸因於高轉矩的增強之饋送速率，諸如1kHz或大於1kHz，高轉矩可歸因於改良之伺服機械關係而得到。
因此，可在某些實施例中提供高轉矩馬達驅動。除轉矩位準外，驅動器馬達之速度及對轉矩的回應性在實施例中可能亦重要，此係因為如上文所陳述，馬達較佳適合於迅速地提供高轉矩且接著迅速地停止提供轉矩，以便提供更改進的列印控制。作為非限制性實例，合適馬達可包括20倍轉矩密度的馬達。
如所提到的，可結合滾刀103及/或伺服馬達602設置諸如整合式磁性編碼器之馬達編碼器604。如一般熟習相關技術者將理解的，歸因於改良之馬達位置評估及因此改良之轉矩控制，設置馬達編碼器604提供增強之列印解析度及控制。
在額外及替代實施例中，滾刀103中之一或多者可導電。因此，一個滾刀可設置為陽極，而材料長絲 可充當陰極，或一個滾刀可充當陽極，而另一滾刀充當陰極。因此，作為非限制性實例，列印材料110可在到達熱端之前在陰極與陽極之間經電氣加熱，或列印材料110可帶電或以其他方式電氣化以便改良黏著或將電荷賦予建構物。
作為另一實例且為避免重繞/捲曲，可在滾刀103下方大約~0.010"處用填隙片控制(702)饋入物，或可另外根據規定路徑704呈現饋入物，如圖7A及圖7B中所說明。作為非限制性實例，此等及其他實施例中之饋送硬體可由玻璃、藍寶石、440C、WC、Al203或陶瓷形成。此外，此等材料可進一步用以最少化長絲穿過饋送設備之任何處的捲曲或皺曲，諸如在上部及下部接收器、滾刀103、饋送管等處。
可結合列印頭104設置空氣饋送件710，如圖7B中所說明。作為非限制性實例，此空氣饋送件710可用於：冷卻擠壓機馬達；冷卻滾刀；冷卻噴嘴。
更特定而言，列印頭104用於以由與列印頭104相關聯之滾刀103之旋轉規定的速度將列印材料110擠壓至包括列印噴嘴106之熱端中的功能。更特定而言，需要啟用列印頭104以容易地自顯著的列印材料110饋送速度進行至零速度，且自零進行至顯著的列印材料110饋送速度，如貫穿本文所論述。更具體而言且如圖8中所說明，列印材料110藉由列印頭104以使得在包括列印噴嘴106之熱端內產生「分區」之方式饋送至熱端106中，該 列印噴嘴使得能夠自熱端之列印噴嘴106的列印通口106a排放經熔融列印材料110。
如所展示，列印頭104將固體列印材料110饋送至熱端之上部部分中，且由熱端施加至列印材料110之熱量使列印材料110之一部分在熱端內熔融。未熔融列印材料110之錐體接著出現在固體分區802a內且由熔融分區802b中之經熔融列印材料110包圍，使得只要固體分區802a內之未熔融列印材料110錐體不會充分穿透熔融分區802b以便到達噴嘴通口106a，列印便可繼續。然而，若列印頭104之滾刀103將列印材料110饋送至包括列印噴嘴106之熱端的速度超過列印噴嘴106之熔融能力，則列印材料110之固體分區802a將穿透熔融分區802b且堵塞噴嘴通口106a。藉此，在所揭示實施例中，可能需要滾刀之伺服旋轉速率與熔融用於列印之列印材料110的熱端之容量的物理及演算法關聯。可使用存取一或多個感測器之一或多個電氣處理器維持演算法關聯，諸如可產生供用於演算法中之關於伺服馬達602、馬達編碼器604等的資料，如下文進一步所論述。
在實施例中，可用多種不同方式管理伺服馬達602及滾刀103與熱端之熔融容量的物理關聯。作為實例且如圖9之非限制性實施例中所說明，相比在已知技術中，所揭示實施例中之受驅動滾刀103-1及未受驅動件103-2可在中心軸線上置放成明顯更靠近熱端之熔融分區802的中心點。舉例而言，在已知技術中，滾刀之中心軸 線可與熔融分區之中心相距大約400毫米，且可例如穿過一或多個饋送管。形成強烈對比且如圖9中所說明，在所揭示實施例中，滾刀之中心軸線可與熔融分區802之中心點相距大約20至40mm，諸如25毫米。
圖10說明在列印頭104之單個實施例中經由使用多個所揭示態樣獲得的倍增正效應。如所展示，可設置大致高如列印頭104之饋送路徑1002以用於最大地減少列印材料110拉動。可設置編碼馬達1004使得可藉由調整馬達速度來考量長絲拉動、抓握、卡塞或捲曲。可設置單個受驅動滾刀1003，且可使其與彈簧加載之凸輪式(1006)未受驅動滾刀1005配合，該未受驅動滾刀壓抵各種大小之列印材料110。
所說明實施例可設置滾刀1003、1005中之過大者以提供沿長絲1010之最佳水平夾持長度，且受驅動滾刀1003及未受驅動滾刀1005可各設置有齒1012，其中齒1012可在各滾刀半部上偏移以便允許單個滾刀之半部之間及滾刀之間的最大夾持。可緊密接近受驅動滾刀1003及未受驅動滾刀1005兩者而設置至滾刀之饋入物1018。另外，可極接近滾刀1003、1005而設置自頭端104至熱端之饋出物1020，使得防止卡塞、皺曲及捲曲。且最終，可沿與受驅動滾刀1003之中心軸線的側向距離緊密接近地設置熱端之熔融分區802的中心點，諸如以便防止皺曲及卡塞。
此外，馬達1004及其控制件可充分快速、 強大且改進以便機械地「振盪」長絲1010。振盪可將能量賦予長絲及熔融物，藉此增強列印時的黏著及/或均勻性。振盪可另外有助於熔融物流動，諸如藉由減小在與熔融分區之界面處的非熔融分區，如彼等片語在上文所論述，且亦可有助於混合及/或結合熔融物粒子，以便允許使用基於熔融混合的複絲列印。另外，可另外藉由振盪增強自熱源至熔融物之熱傳遞/耦合。
除馬達1004之高速使用或抖動外，振盪長絲1010之方法亦可包括熱端之電磁刺激或實體振動，諸如經由圍繞熱端之噴嘴106置放一或多個線圈而非搖動熱端/噴嘴。實施例中之例示性振盪頻率的範圍可係大約15kHz至大約120kHz。
圖11描繪結合本文中所描述之系統及方法而使用的例示性計算系統1100。計算系統1100能夠執行軟體，諸如作業系統(OS)及/或一或多個計算應用程式1190，諸如應用本文中所論述之演算法104a的應用程式，且可執行此等應用程式，以便藉由自I/O埠發送資料及藉由使用在I/O埠處接收之諸如感測器資料的資料來控制一或多個滾刀馬達。
例示性計算系統1100之操作主要藉由電腦可讀指令控制，電腦可讀指令諸如儲存於諸如硬碟驅動機(HDD)1115、諸如CD或DVD之光碟(未圖示)、諸如USB「隨身碟」之固態磁碟機(未圖示)或其類似者的電腦可讀儲存媒體中之指令。此等指令可在中央處理單元 (CPU)1110內執行以使計算系統1100執行貫穿本文所論述之操作。在許多已知的電腦伺服器、工作站、個人電腦及其類似者中，CPU 1110實施於被稱作處理器之積體電路中。
應瞭解，儘管例示性計算系統1100經展示為包含單個CPU 1110，但此描述僅為說明性的，此係因為計算系統1100可包含多個CPU 1110。另外，計算系統1100可例如經由通訊網路1170或一些其他資料通訊構件利用遠端CPU(未圖示)之資源。
在操作中，CPU 1110提取、解碼及執行來自諸如HDD 1115之電腦可讀儲存媒體的指令。此等指令可包括於諸如作業系統(OS)、可執行程式及其類似者之軟體中。諸如電腦指令及其他電腦可讀資料之資訊係經由系統之主資料傳送路徑在計算系統1100之組件之間傳送。主資料傳送路徑可使用系統匯流排架構1105，但可使用其他電腦架構(未圖示)，諸如使用串列器及解串列器以及縱橫交換器以經由串列通訊路徑在裝置之間傳達資料的架構。系統匯流排1105可包括用於發送資料之資料線、用於發送位址之位址線，及用於發送中斷及用於操作系統匯流排之控制線。一些匯流排提供藉由擴展卡、控制器及CPU 1110調節對匯流排之存取的匯流排仲裁。
耦接至系統匯流排1105之記憶體裝置可包括隨機存取記憶體(RAM)1125及/或唯讀記憶體(ROM)1130。此等記憶體包括允許儲存及擷取資訊之電路系統。 ROM 1130一般含有不可經修改的所儲存之資料。儲存於RAM 1125中之資料可由CPU 1110或其他硬體裝置讀取或改變。對RAM 1125及/或ROM 1130之存取可藉由記憶體控制器1120來控制。記憶體控制器1120可提供在指令執行時將虛擬位址轉譯成實體位址的位址轉譯功能。記憶體控制器1120亦可提供隔離系統內之程序且隔離系統程序與使用者程序的記憶體保護功能。因此，在使用者模式中運行之程式可僅正常地存取由其自身之程序虛擬位址空間映射的記憶體；在此等情況下，該程式無法存取另一程序之虛擬位址空間內的記憶體，除非已設置程序之間的記憶體共用。
此外，計算系統1100可含有周邊裝置通訊匯流排135，其負責將指令自CPU 1110傳達至諸如周邊裝置1140、1145及1150之周邊裝置及/或接收來自周邊裝置之資料，該等周邊裝置可包括貫穿本文所論述的印表機、鍵盤及/或感測器、編碼器及其類似者。周邊裝置匯流排之實例係周邊組件互連(PCI)匯流排。
藉由顯示控制器1155控制之顯示器1160可用以顯示回應於前述計算程式之操作而由計算系統1100產生或請求的視覺輸出及/或呈現。舉例而言，此視覺輸出可包括文字、圖形、動畫圖形及/或視訊。顯示器1160可藉由基於CRT之視訊顯示器、基於LCD或LED之顯示器、基於氣體電漿之平板顯示器、觸控面板顯示器或其類似者實施。顯示控制器1155包括產生視訊信號所 需的電子組件，該視訊信號被發送至顯示器1160。
另外，計算系統1100可含有可用以將計算系統1100耦接至外部通訊網路1170之網路配接器1165，該外部通訊網路可包括網際網路、企業內部網路、企業間網路或其類似者或提供對以上網路之存取。通訊網路1170可藉由以電子方式傳達及傳送軟體及資訊之構件來提供對計算系統1100之使用者存取。另外，通訊網路1170可提供分散式處理，其涉及若干電腦及在執行任務時的工作負荷或合作努力之共用。應瞭解，所展示之網路連接係例示性的，且可使用在計算系統1100與遠端使用者之間建立通訊鏈路的其他構件。
網路配接器1165可使用任何可用的有線或無線技術與網路1170通訊。作為非限制性實例，此等技術可包括蜂巢式、Wi-Fi、藍芽、紅外線或其類似者。
應瞭解，例示性計算系統1100僅說明本文中描述之系統及方法可操作所在的計算環境，且因此並不限制本文中描述之系統及方法在具有不同組件及組態之計算環境中的實施。亦即，可使用各種組件及組態在各種計算環境中實施本文中所描述之概念。
在前述實施方式中，各種特徵有可能出於本發明之簡潔目的而在個別實施例中分組在一起。不應將此揭示方法解譯為反映以下意圖：任何隨後主張之實施例皆要求比明確敍述更多的特徵。
另外，提供本發明之描述以使任何熟習此項 技術者皆能夠製作或使用所揭示實施例。熟習此項技術者將容易地顯而易見對本發明之各種修改，且本文中定義之一般原理可在不脫離本發明之精神或範圍的情況下應用於其他變體。因此，本發明並不意欲限於本文中所描述之實例及設計，而應符合與本文中所揭示之原理及新穎特徵相一致的最廣泛範圍。
103:滾刀
110:列印材料
302:滾刀驅動器
304a:「嚙合長度」

Claims (20)

  1. 一種用於添加式製造之列印頭，其包含：兩個接近的滾刀，該等兩個滾刀適合在其間接收用於該添加式製造之一列印材料長絲且擠壓該列印材料長絲，該等兩個滾刀中之各者包含兩個相對的滾刀半部，其中該等滾刀半部中之各者包含數個齒，該等齒相對於相對立之滾刀半部之數個齒有偏移；一馬達，其能夠將一旋轉賦予該等兩個滾刀中之至少一者，其中該擠壓由該旋轉引起；以及對著一熱端之一界面，該界面能夠在該列印材料長絲至少部分液化之後將其輸出以執行該添加式製造。
  2. 如請求項1之列印頭，其中該等兩個滾刀各自具有在20至40mm範圍內之一直徑。
  3. 如請求項1之列印頭，其中該等齒包含數個尖銳表面。
  4. 如請求項1之列印頭，其中該偏移包含介於5度與180度之間。
  5. 如請求項1之列印頭，其進一步包含：在四個滾刀半部之各對之間的一填隙片。
  6. 如請求項5之列印頭，其中該填隙片提供該等兩個滾刀在該長絲中之一預定夾持程度。
  7. 如請求項5之列印頭，其中該填隙片可手動地調整。
  8. 如請求項1之列印頭，其中該等齒包含數個非尖銳表面。
  9. 如請求項8之列印頭，其中該等非尖銳表面包含正方形或球形表面中之一者。
  10. 如請求項1之列印頭，其中該馬達使該等兩個滾刀中之一者旋轉，且未受該馬達涉及的滾刀包含至少一個力調整件，該力調整件修改了對於另一滾刀之接近性。
  11. 如請求項10之列印頭，其中該力調整件包含一彈簧加載凸輪。
  12. 如請求項11之列印頭，其中該彈簧加載凸輪與一可旋轉距離調整件相關聯。
  13. 如請求項1之列印頭，其中該馬達包含一伺服馬達。
  14. 如請求項13之列印頭，其中該伺服馬達提供至少500Hz的伺服機械帶寬。
  15. 如請求項1之列印頭，其進一步包含：與該馬達相關聯之至少一個編碼器。
  16. 如請求項1之列印頭，其中自該等兩個滾刀至對著該熱端之該界面的一饋送速率包含大約每秒100mm3。
  17. 如請求項1之列印頭，其進一步包含：在對著該熱端之該界面處的一填隙片。
  18. 如請求項1之列印頭，其進一步包含： 用於冷卻該馬達、該等滾刀及該熱端中之至少一者的一空氣饋送件。
  19. 如請求項1之列印頭，其進一步包含：感測該馬達、該等滾刀及該界面中之至少一者的至少一個感測器。
  20. 如請求項1之列印頭，其中自該等滾刀之一中心軸線至該熱端之一中點的一側向距離係大約25毫米。
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