[发明专利]一种3D打印装置的速度控制方法及3D打印装置

说明书

本申请提供了一种3D打印装置的速度控制方法及3D打印装置，其中，3D打印装置包括溶液喷射机构、冷凝平台和运动平台，溶液喷射机构向冷凝平台喷射溶液；冷凝平台内包括冷却介质，以使喷射到冷凝平台上的溶液凝固形成凝固铸锭；运动平台与冷凝平台连接，以通过运动平台的运动带动冷凝平台运动；其中，速度控制方法包括：确定凝固铸锭的厚度值；根据凝固铸锭的厚度值，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率；根据热量传导速率，确定控制运动平台运动的运动速度。本申请通过根据凝固铸锭的厚度变化改变运动平台的运动速度，使溶液热量传导速率与运动平台运动速度更匹配，达到优化打印产品的组织和性能的技术效果。

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印装置的速度控制方法及3D打印装置。

背景技术

现有技术中3D打印是金属溶液直接成型的增材制造方式之一，对多个喷嘴进行阵列式的排布设计，通过产生负压使大体积熔体经喷射形成稳定连续金属液柱，使大体积金属溶液均匀分散形成数十乃至数百股连续液流，结合下方快速冷凝平台的三维运动，实现薄层金属溶液的大面积铺展，在微元区域连续熔融和凝固形成大尺寸凝固铸锭。

在实际应用过程中，随着凝固铸锭的厚度不断增加，单位时间内从已凝固铸锭的上部传导至下部冷却平台的热量不断在变化，在三维运动平台速度不变的情况下，使得新堆积的薄层金属溶液的凝固时间变长，微元区域内金属溶液过量形成液穴，进而影响凝固铸锭的组织和性能。

发明内容

本申请提供了一种3D打印装置的速度控制方法及3D打印装置，根据凝固铸锭的厚度变化确定出热量导出的变化，进而推导出运动平台的运动速度，使得3D打印装置的运动平台的运动速度与热量传导速率相匹配，达到优化打印产品的组织和性能的技术效果。

第一方面，本申请提供了一种3D打印装置的速度控制方法，所述3D打印装置包括溶液喷射机构、冷凝平台和运动平台，所述溶液喷射机构向所述冷凝平台喷射溶液；所述冷凝平台内包括冷却介质，以使喷射到所述冷凝平台上的溶液凝固形成凝固铸锭；所述运动平台与所述冷凝平台连接，以通过所述运动平台的运动带动所述冷凝平台运动，其中，所述速度控制方法包括：确定所述凝固铸锭的厚度值；根据所述凝固铸锭的厚度值，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率；根据所述热量传导速率，确定控制所述运动平台运动的运动速度。

可选地，根据所述凝固铸锭的厚度值，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率的步骤可包括：获取所述凝固铸锭的第一表面的第一温度值；获取所述凝固铸锭的第二表面的第二温度值；确定所述凝固铸锭的传热面积和导热系数；根据第一温度值、第二温度值、传热面积、导热系数和厚度值，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率。

可选地，所述第一表面为所述凝固铸锭的靠近所述溶液喷射机构的表面，所述第二表面为所述凝固铸锭的靠近所述冷凝平台的表面，其中，根据第一温度值、第二温度值、传热面积、导热系数和厚度值，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率的步骤包括：计算第一温度值与第二温度值的差值；计算所述差值与传热面积、导热系数的乘积；将所述乘积与所述厚度值的比值，确定为沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率。

可选地，根据所述热量传导速率，确定控制所述运动平台运动的运动速度的步骤包括：确定所述运动平台的初始运动速度；确定所述运动平台在沿第一方向的运动周期内的移动距离；确定在所述运动平台沿第一方向的运动周期内所述溶液喷射机构喷射的溶液所释放出的热量；根据初始运动速度、移动距离、热量、热量传导速率，确定控制所述运动平台运动的运动速度。

可选地，根据初始运动速度、移动距离、热量、热量传导速率，确定控制所述运动平台运动的运动速度的步骤包括：计算所述移动距离与所述热量传导速率的乘积；计算所述乘积与所述热量的比值；将所述初始运动速度与所述比值的差值，确定为所述运动平台沿第一方向的运动速度。