[发明专利]一种基于粘性液体挤出的3D打印延迟补偿方法及其系统

说明书

本发明公开了一种基于粘性液体挤出的3D打印延迟补偿方法及其系统。该方法包括：对运动控制平台进行调平，选择工艺参数；确定打印图案以及挤出头的高度和挤出速度，打印路径和速度；打印出多个三维打印样品；先测量三维打印样品中的路径宽度，再计算同一垂直位置点的路径宽度比例，最后将变化函数作为延迟函数；定义速度补偿函数并进行补偿；确定稳态时挤出头的移动速度与高度之间的函数关系；建立打印路径宽度的数学模型；对挤出头的挤出速度和挤出量进行补偿。本发明可实现速度规划，提高打印的路径均匀度，降低因材料挤出与平台运动之间的不同步而引起打印缺陷，提高打印质量，实现打印路径宽度的可控性，实现特定功能，满足打印需求。

技术领域

本发明涉及打印机数据处理技术领域的一种延迟补偿方法，尤其涉及一种基于粘性液体挤出的3D打印延迟补偿方法，还涉及应用该方法的基于粘性液体挤出的3D打印延迟补偿系统。

背景技术

三维立体打印机，也称3D打印机，是快速成型的一种工艺设备，其采用层层堆积的方式分层制作出三维模型。3D打印机的运行过程类似于传统打印机，只不过传统打印机是把墨水打印到纸质上形成二维的平面图纸，而三维打印机是把液态光敏树脂材料、熔融的塑料丝、石膏粉等材料通过喷射粘结剂或挤出等方式实现层层堆积叠加形成三维实体。

传统的以粘性液体为材料的产品的生产方法(如注塑等)有许多限制和缺点，如生产周期长、成本高以及不能制造高度复杂和完整的结构等。为了解决这些缺点，近年来，以粘性液体为挤出材料的3D打印技术的研究得到了关注。现有的以粘性液体为挤出材料的3D打印技术，在打印过程中，运动平台的控制与粘性液体挤出控制是相对独立的两个系统，虽然在数控控制指令同时给出，但由于粘性液体在挤出过程中由于粘性液体与挤出头内壁的摩擦、粘滞等因素的存在，导致材料挤出与平台运动之间的不同步，从而引起路径粗细不均匀以及结点等打印缺陷，导致打印质量降低，无法达到预期效果。

发明内容

为解决现有的3D打印方法中材料挤出与平台运动之间的不同步而导致打印质量低的技术问题，本发明提供一种基于粘性液体挤出的3D打印延迟补偿方法及其系统。

本发明采用以下技术方案实现：一种基于粘性液体挤出的3D打印延迟补偿方法，其应用于一种3D打印机中；所述3D打印机包括运动控制平台、气压调节装置、挤出头以及容器；挤出头用于将位于容器中的粘性液体挤出在运动控制平台上并成型至少一个三维打印产品；气压调节装置用于调节容器的气压，以改变挤出头的挤出速度；

所述延迟补偿方法包括以下步骤：

对运动控制平台进行调平，并选择3D打印工艺参数；

根据所述3D打印工艺参数，确定打印图案以及挤出头的高度H和挤出速度，并定义打印路径和打印速度；

根据所述打印路径和打印速度，通过所述3D打印机打印出多个三维打印样品；

先测量所述三维打印样品中的路径宽度，再计算以单位时间内挤出头所移动的路径长度为测量间距的同一垂直位置点的路径宽度比例，最后将所述路径宽度比例的变化函数作为延迟函数G(t)；

定义挤出头的速度补偿函数：并对挤出头的移动速度进行补偿；式中，V'为挤出头的实时移动速度，V为在路径宽度达到稳态时挤出头的移动速度；

确定路径宽度达到稳态时挤出头的移动速度与挤出头的高度之间的函数关系W(V，H)；

建立所述3D打印机的打印路径宽度L的数学模型：L＝G(t)×W(V，H)；

根据所述数学模型中打印路径宽度L的变化量，通过气压调节装置对挤出头的挤出速度和挤出量进行补偿。