[发明专利]生成3D对象中的尺寸准确度

说明书

本文中描述了用于提高在生成三维(3D)对象中的尺寸准确度的方法、系统和设备。在一个方面，可以例如从第一传感器接收第一数据，其中第一数据至少对应于3D打印机可挤出的线材的第一尺寸或测量。类似地，可以例如从第二传感器接收第二数据，其中第二数据至少对应于由3D打印机可挤出的线材的第二尺寸。基于第一数据和第二数据，可以确定提供给3D打印机的热端的线材的量。在3D对象的生成期间，可以基于所确定的提供给热端的线材的量来调节线材被提供给热端的速度以更准确地生成3D对象。

技术领域

本公开总体上涉及三维(3D)打印或添加制造，并且更具体地涉及提高创建3D对象中的尺寸准确度。

背景技术

3D打印机通常通过将从计算机辅助设计(CAD)应用生成的3D模型切成薄的水平层并且从下到上逐层地竖直地沉积材料(例如，熔融塑料、粘土、混凝土、金属粉末、食品)来从模型中打印对象。用于将作为缠绕在线轴上的线材而提供的材料(例如，塑料、复合物)沉积到形成有对象的3D打印机表面(构建板)上的一种常用方法是通过使用挤出器，挤出器迫使线材进入熔融材料的“热端”，材料通过小直径(典型的直径为300-500微米)喷嘴排出。打印机根据需要在xy平面中移动挤出器或构建板以形成连续切片层，并且在每层完成时向上移动挤出器或向下移动构建板以开始挤出用于下一层的材料。

典型的3D打印机采用以开环方式操作的塑料/复合线材挤出器。打印机控制器软件解释由切片器生成的G代码指令并且将其直接输出到打印机或存储为文件，并且简单地向挤出器电机(通常是步进电机)发送电机驱动信号，电机驱动信号引起挤出器电机以如下速率挤出材料，该速率是由G代码命令的并且是基于在打印控制器固件中设置的参数(例如，线材直径、喷嘴直径)进行转换的。

虽然3D打印机能够产生2微米量级的x和y尺寸准确度，但是所打印的对象的x和y尺寸准确度将根据打印机控制器用来确定挤出速率的线材的直径而变化。不幸的是，线材直径可以从一个线轴到另一线轴而变化，并且从一个供应商到另一供应商而变化，多达5％。当线材直径大于预期时，从挤出器出来的超额量在挤出器喷嘴的侧面被挤压出来，从而增加了挤出的宽度。当线材直径小于预期时，较少量的挤出材料可能导致对当前挤出线下方和附近的层的粘附性降低，对应地降低了所打印的对象的强度。

此外，塑料和复合线材经历从固态到液态的相变的温度变化很大，并且它们达到用于挤出速度、粘附性和冷却的最佳粘度的温度也是如此。线材特性的这些宽变化最常在不同的线材颜色、不同的供应商、相同颜色的不同批次和不同的线材组成(例如，ABS、PLA、尼龙、混合材料复合物)的情况下发生。

因此，可以对3D打印进行改进以解决用于生成3D对象的线材的差异和变化。

发明内容

本公开的说明性示例包括但不限于方法、系统和各种设备。在一个方面，可以提高在生成三维(3D)对象中的尺寸准确度。可以接收第一数据，其中第一数据至少对应于由3D打印机可挤出的线材的第一尺寸或测量。类似地，可以接收第二数据，其中第二数据至少对应于由3D打印机可挤出的线材的第二尺寸。基于第一数据和第二数据，可以确定提供给3D打印机的热端的线材的量。在3D对象的生成期间，可以基于所确定的提供给热端的线材的量来调节线材被提供给热端的速度以更准确地生成3D对象。

在另一方面，可以校准3D打印机。校准可以包括通过电机在第一温度下通过3D打印机的热端挤出线材，其中第一温度对应于电机的第一驱动力。可以指示电机在第二温度下通过热端挤出线材，其中第二温度对应于电机的第二驱动力。可以获取线材的最佳挤出粘度。可以基于线材的最佳挤出粘度来调节热端的温度。