[发明专利]利用力反馈以打印非均匀丝的FDM打印机和方法

说明书

本发明提供了一种用于3D打印3D物品(1)的方法，该方法包括：使用用于通过打印机喷嘴(502)排出3D可打印材料的力，将3D可打印材料(201)提供至打印机喷嘴(502)，以及在打印阶段期间经由打印机喷嘴(502)使包括3D可打印材料(201)的丝(320)沉积，以提供包括3D打印的材料(202)的3D物品(1)，其中该方法还包括：感测力相关参数，力相关参数用于控制3D可打印材料(201)的挤出速率。

技术领域

本发明涉及一种借助熔融沉积成型来制造3D(打印的)物品的方法。本发明还涉及3D(打印的)物品，诸如，可利用这种方法获得的。另外，本发明涉及一种能够用于这种方法的3D打印机。

背景技术

增材制造(诸如，熔融沉积成型打印)在本领域中是已知的。例如，US2015266235描述了一种系统，该系统包括：第一系统，该第一系统被配置和被布置为组合至少两种不同的输入材料；控制器，该控制器与第一系统耦合并且被配置为独立地控制不同的输入材料中的每种输入材料到第一系统的馈送速率，以生成经处理的材料，该经处理的材料的成分沿其长度变化；以及第二系统，该第二系统被配置和被布置为将同步特征添加到经处理的材料。同步特征可由材料沉积系统使用，以在使用经处理的材料对物品进行增材制造期间来同步经处理的材料的成分的变化。控制器可被配置为创建数据，该数据可由材料沉积系统使用以在增材制造期间使经处理的材料与物品的位置同步。进一步地，第二系统可以包括材料成形系统，并且同步特征可以包括被添加到经处理的材料的形状。进一步地，该文还描述了在丝长度被创建时沉积速率(在由材料沉积设备移动的每一段直线距离内沉积的材料的体积)沿着丝长度变化，以便在保持该宽度恒定的情况下实现匹配不同厚度的层所需的不同丝厚度。备选地，在保持材料沉积速率恒定的情况下，丝的宽度可以被改变，以便实现所需的层厚度。在某些情况下，宽度和材料沉积速率能够沿着丝的长度变化。

US2015/224713A1公开了一种在基于挤压的增材制造系统中使用的液化器组件。该液化器组件包括下游部分和上游部分，下游部分具有第一平均内部横截面面积，上游部分具有第二平均内部横截面面积，第二平均内部横截面面积小于第一内部横截面面积。上游部分限定肩部，该肩部被配置为限制消耗性材料的熔融弯月面的移动。

发明内容

在未来的10年至20年内，数字制造将逐渐改变全球制造的性质。数字制造的一个方面是3D打印。目前，许多不同的技术已经被开发以使用各种材料(诸如，陶瓷、金属和聚合物)生产各种3D打印的物品。3D打印也可以被用于生产模具，这些模具然后可以被用来复制物品。

为了制作模具，已经提出使用聚合物喷射技术。这种技术利用光可聚合材料的逐层沉积，该光可聚合材料在每次沉积之后都被固化以形成固体结构。虽然这种技术产生光滑的平面，但是光固化材料不是很稳定，而且它们也具有对注塑成型应用有用的相对低的导热系数。

最广泛使用的增材制造技术是被称为熔融沉积成型(FDM)的工艺。熔融沉积成型(FDM)是一种通常被用于建模、原型设计和生产应用的增材制造技术。FDM通过将材料分层铺设来遵循“增材”原理工作；塑料丝或金属线从线圈上解开并且供应材料以生产部件。可能的情况是，(例如，针对热塑性塑料)丝在被铺设前被熔化和被挤出。FDM是快速原型技术。FDM的其他术语是“熔融丝制造”(FFF)或者“丝3D打印”(FDP)，它们被认为等同于FDM。通常，FDM打印机使用热塑性丝，该热塑性丝被加热到其熔点并且然后被逐层(或者事实上是丝接丝)挤出以创建三维物品。FDM打印机相对快并且可以被用于打印复杂的物品。这种打印机被用于使用各种聚合物打印各种形状。也进一步开发了以生产LED灯具和照明方案的技术。

在这些FDM打印机中，丝以恒定的速度馈送给喷嘴。因此，为了获得材料从喷嘴流出的恒定速率，必须使用具有恒定直径的丝。产生具有基本恒定直径的丝是相对复杂，并且导致丝的高价值。此外，即使对其性能进行了优化，目前可用的丝直径似乎具有的约1.3％的公差。这通常也会导致不期望的打印的物品的视觉缺陷。因此，带肋结构被设置有高度或宽度不均匀的肋条，这由于多种原因可能是不期望的。