[发明专利]一种熔融沉积3D打印能耗预测方法

权利要求书

1.一种熔融沉积3D打印能耗预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、事先测量3D打印机的待机功率、不同热床温度下的床身预热能耗、不同喷头温度下的喷头预热能耗、非喷丝状态下各移动轴在不同运动速度下的功率、喷头不同吐丝速度下的功率；

S2、根据S1测量的数据，建立待机能耗模型、床身预热能耗模型、喷头预热能耗模型、移动轴运动能耗模型、喷丝能耗模型；

S3、将目标过程拆解成待机过程、床身预热过程、喷头预热过程、移动轴移动过程和喷丝过程；

S4、根据S2的能耗模型，计算各子过程能耗，求和即得总过程能耗。

2.根据权利要求1所述的熔融沉积3D打印能耗预测方法，其特征在于，所述步骤S2中能耗模型分别如下：

1)待机能耗模型如下式所示：

p_MS＝C

式中，P_MS为待机功率(单位：W)，C为常数；

2)床身预热能耗模型如下式所示：

E_PH＝f(T)

式中，E_PH为热床预热的能耗(单位：J)，T为温度(单位：℃)；

3)喷头预热能耗模型

E_NH＝f(T)

式中，E_NH为喷头预热的能耗(单位：J)，T为温度(单位：℃)；

4)移动轴运动能耗模型

设备X、Y、Z三轴移动的能耗模型分别为：

P_X＝f(v_X)；

P_Y＝f(v_Y)；

P_Z＝f(v_Z)；

式中，P_X为X轴移动的功率(单位：W)，P_Y为Y轴移动的功率(单位：W)，P_Z为Z轴移动的功率(单位：W),v_X为X轴的速度(单位：m/s)，v_Y为Y轴的速度(单位：m/s)，v_z为Z轴的速度(单位：m/s)；

5)喷丝能耗模型

P_NS＝f(v_NS)

式中，P_NS为喷头喷丝的功率(单位：W)，v_NS为喷头喷丝的速度(单位：m/s)。

3.根据权利要求1所述的熔融沉积3D打印能耗预测方法，其特征在于，所述步骤S4中各子过程能耗及总能耗计算如下：

1)待机能耗

E_MS＝P_MSt_MS

式中，E_MS为待机过程的能耗，t_MS为目标过程的待机时间；

2)床身预热能耗

E_PH＝f(T)

式中，E_PH为目标过程床身预热的能耗，T为目标过程的热床床身预热温度；

3)喷头预热能耗

E_NH＝f(T)

式中，E_NH为目标过程喷头预热的能耗(单位：J)，T为目标过程的喷头预热温度；

4)移动过程能耗

式中，E_U为目标过程移动过程总能耗，P_x，P_y，P_z分别为各轴的移动功率，tx，ty，tz分别为目标过程中各轴的移动时间；

5)喷丝能耗

式中，E_NS为目标过程喷丝能耗，P_NS为喷丝功率，t分别为目标过程中的喷丝时间；

6)总能耗

E＝E_MS+E_NH+E_PH+E_U+E_NS