用于3D打印的设备及其控制方法与流程

用于3d打印的设备及其控制方法
技术领域
1.本技术涉及3d打印领域，更为具体地，涉及一种用于3d打印的设备及其控制方法。


背景技术：

2.熔融沉积成型(fused deposition modeling，fdm)技术是一种常用的3d打印技术。fdm技术通常需要将物料加热至熔融状态(或半流动状态)，并将熔融状态的物料从3d打印头的出料口(或称挤出口)挤出，物料在打印平台上逐层沉积，形成3d物品。
3.传统3d打印头的出料口一般为具有固定形状的喷嘴。当物品的打印精度要求较高时，通常会选取口径较小的喷嘴，这种类型的喷嘴单位时间内的物料挤出量少，打印效率较低；当物品的打印效率要求较高时，通常会选取口径较大的喷嘴，这种类型的喷嘴打印出的物品形状比较粗糙，打印精度较低。由此可见，传统3d打印头无法兼顾效率和精度。
4.3d打印技术未来主要面向工业生产，对工业产品而言，效率和精度同等重要。


技术实现要素：

5.本技术提供一种用于3d打印的设备及其控制方法，使得兼顾3d打印的效率和精度成为可能。
6.第一方面，提供一种用于3d打印的设备，包括：壳体，所述壳体的内表面形成圆柱形内腔，所述壳体上设置有多个沿所述圆柱形内腔的轴向延伸的开口，所述多个开口中不同开口的宽度不同；旋轴，具有设置在其轴端的遮挡部，所述遮挡部位于所述圆柱形内腔中，以对所述开口中的区域进行遮挡，所述开口中的未被所述遮挡部遮挡的区域形成出料口，所述旋轴可绕所述圆柱形内腔的轴线旋转，以连续改变所述遮挡部遮挡所述开口的区域，从而连续改变所述出料口的长度，所述壳体可相对所述旋轴运动，以使得所述多个开口中不同的开口被所述遮挡部进行遮挡以形成所述出料口；进料口，与所述遮挡部的外端面和所述壳体的内表面围成的输料通道连通。
7.第二方面，提供一种用于3d打印的设备的控制方法，所述用于3d打印的设备包括：壳体，所述壳体的内表面形成圆柱形内腔，所述壳体上设置有多个沿所述圆柱形内腔的轴向延伸的开口，所述多个开口中不同开口的宽度不同；旋轴，具有设置在其轴端的遮挡部，所述遮挡部位于所述圆柱形内腔中，以对所述开口中的区域进行遮挡，所述开口中的未被所述遮挡部遮挡的区域形成出料口，所述旋轴可绕所述圆柱形内腔的轴线旋转，所述壳体可相对所述旋轴运动；进料口，与所述遮挡部的外端面和所述壳体的内表面围成的输料通道连通；所述控制方法包括：控制所述壳体相对所述旋轴运动，以使得所述多个开口中不同的开口被所述遮挡部进行遮挡以形成所述出料口；控制所述旋轴绕所述圆柱形内腔的轴线旋转，以连续改变所述遮挡部遮挡所述开口的区域，从而连续改变所述出料口的长度。
8.第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有用于执行如第二方面所述的控制方法的指令。
9.第四方面，提供一种计算机程序产品，包括用于执行如第二方面所述的控制方法
的指令。
10.将出料口设计为长度连续可调的出料口，并且出料口的宽度可切换，这种出料口使得兼顾3d打印的效率和精度成为可能，更加适于3d打印。
附图说明
11.图1是传统3d打印设备的总体结构示意图。
12.图2是传统3d打印头的结构示意图。
13.图3a是待打印层的打印区域的示例图。
14.图3b是道次的排布方式示例图。
15.图4是本技术一个实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
16.图5是图4所示的设备的内部结构示意图。
17.图6是图4所示的设备的打印过程的示例图。
18.图7是图6所示的打印过程的平面示意图。
19.图8是本技术实施例提供的打印方式与传统打印方式的打印效果对比图。
20.图9是传统3d打印过程中的道次切换方式的示例图。
21.图10是本技术另一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
22.图11是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
23.图12是图11所示的设备中的壳体的结构图。
24.图13是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
25.图14是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
26.图15是图14所示的设备中的壳体的结构图。
27.图16是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
28.图17是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
29.图18与图19是图17所示的设备中的壳体的结构图。
30.图20是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
31.图21是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备中开口的通道的侧视图。
32.图22是图23所示的设备中的壳体的结构图。
33.图23是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的立体图。
34.图24是图5所示的设备的仰视图。
35.图25是本技术另一实施例提供的用于3d打印的设备的侧视图。
36.图26是图25所示的设备的仰视图。
37.图27是本技术一个实施例提供的旋轴的结构图。
38.图28是本技术另一实施例提供的旋轴的结构图。
39.图29是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的结构图。
40.图30是本技术又一实施例提供的用于3d打印的设备的结构图。
41.图31是本技术实施例提供的送料装置的示例图。
42.图32是本技术实施例提供的用于3d打印的设备的控制方法的示意性流程图。
具体实施方式
43.为了便于理解，先对传统3d打印设备进行简单介绍。
44.如图1所示，传统3d打印设备1通常包括送料装置11、3d打印头12、打印平台13以及控制装置14(以上结构划分方式仅仅是一个示例，实际上，也可以采用其他结构划分方式，如控制装置和/或送料装置11可以属于3d打印头12的一部分)。
45.送料装置11可以与丝盘15相连。实际打印过程中，送料装置11可以从丝盘15上取得丝状的物料，并将丝状的物料输送至3d打印头12。3d打印过程所使用的物料一般是具有热塑性的物料，如高分子聚合物、低熔点金属以及其他可配成流动性膏状的物料(如膏状的陶瓷、高熔点金属粉末混合物、水泥等)。
46.如图2所示，3d打印头12通常包括输料通道121、出料口122和温度控制装置123。温度控制装置123一般设置在输料通道121的外侧，用于将送料装置11送至输料通道121的物料加热至熔融状态。温度控制装置123例如可以是加热装置。出料口122可以将熔融状态的物料挤出至打印平台13上，因此，出料口122也可称为挤出口。
47.控制装置14可用于控制3d打印头12对物品进行逐层打印。在打印每一层的过程中，可以控制3d打印头12按照预设的打印路径将该待打印层的全部打印区域(即该待打印层的截面轮廓线所包围的全部区域)打印完整。
48.传统3d打印的总体过程大致如下：
49.在打印物品之前，可以先利用建模软件建立物品的3d模型。该建模软件例如可以是计算机辅助设计(computer aided design，cad)软件。然后，对创建出的3d模型进行分层处理，将3d模型划分成多个待打印层，得到各待打印层的分层数据。通过对3d模型进行分层处理，相当于将3d物品的打印过程分解成许多2d打印过程，每个待打印层的打印过程与平面的2d打印过程类似。在得到各待打印层的分层数据之后，控制装置14可以根据各待打印层的分层数据控制3d打印头12沿着一定的打印路径移动，并在移动过程中，通过出料口122将熔融状态的物料挤出至打印平台13上，对各待打印层的打印区域进行打印或填充。当物品的所有待打印层均打印完毕，物料逐层凝固，形成3d物品。
50.为了便于理解，下面以图3a和图3b为例，对传统3d打印设备对某一待打印层的打印过程进行详细说明。
51.参见图3a和图3b，待打印层的打印区域为区域31，区域31的截面轮廓线为截面轮廓线32。
52.为了将区域31打印完整，通常会基于截面轮廓线32，将区域31划分成紧密排布的多个道次(pass)，如图3b所示的道次a
1-道次a
25
。
53.在打印过程中，控制装置14控制3d打印头12的z坐标保持不变，并控制3d打印头12按照一定的顺序将所有道次打印完整，如按照平行往复直线路径依次打印道次a
1-a
25
。
54.以道次a1的打印过程为例，控制装置14可以先将3d打印头12移动至如图3a所示的位置点p1的上方，然后控制3d打印头12从位置点p1上方移动至位置点p2上方，并在移动过程中通过出料口122将熔融状态的物料挤出至道次a1上，从而对道次a1进行打印，其他道次的打印方式类似，此处不再赘述。当所有道次打印完毕之后，该待打印层的打印过程结束，可以控制3d打印头12或工作平台13沿z轴方向移动，准备对下一层进行打印。
55.3d打印头12的出料口122通常被设计为形状固定的喷嘴，常见的喷嘴形状包括圆
孔、方孔或稍加变形的等径异形孔。喷嘴的口径通常在1mm左右，常见的口径为0.4mm。当物品的打印精度要求较高时，通常会选取口径较小的喷嘴，这种类型的喷嘴单位时间内的物料挤出量少，打印效率较低；当物品的打印效率要求较高时，通常会选取口径较大的喷嘴，这种类型的喷嘴打印出的物品形状比较粗糙，打印精度较低。由此可见，传统3d打印头无法兼顾3d打印的效率和精度。下面对3d打印头的出料口的这种设计方式的形成过程进行分析。
56.3d打印技术是在2d打印技术基础上发展起来的一项更为先进的制造技术。在3d打印前，通常需要对待打印物品的3d模型进行分层处理，经过分层处理，相当于将3d物品的打印过程分解成许多2d打印过程，即每个分层的打印过程可以看成是一次平面打印过程。因此，传统3d打印设备沿用了2d打印设备的许多设计理念。最为明显地，2d打印头的出料口一般采用形状固定的喷嘴设计，3d打印头的出料口沿袭了2d打印头的出料口的这种设计方式，也将出料口设计成形状固定的喷嘴。如上文所述，这种喷嘴设计导致3d打印头无法兼顾效率和精度，成为阻碍3d打印技术发展的关键障碍。
57.因此，亟需摆脱2d打印设备的设计理念的束缚，提供一种更加适于3d打印的设备。
58.下面对本技术实施例提供的用于3d打印的设备进行详细描述。需要说明的是，该用于3d打印的设备可以指3d打印头，也可以指整个3d打印机或3d打印系统。
59.如图4所示，本技术实施例提供的用于3d打印的设备4可以包括壳体41和旋轴42。
60.壳体41的内表面形成了圆柱形内腔45(或称圆筒形内腔)。壳体41上设置有多个沿圆柱形内腔45的轴向延伸的开口46。作为示例而非限定，在图4中，示出2个开口46：开口46(1)与46(2)。
61.开口46可以是具有较大的长宽比的狭缝。例如，开口46的宽度可以取0.01mm-5mm中的任意值。
62.多个开口46中至少部分开口46的宽度不同。例如，多个开口46中不同开口46的宽度均不同。再例如，多个开口46中一部分开口46的宽度不同，另一部分开口46的宽度相同。作为示例，在图4中，开口46(1)的宽度小于开口46(2)的宽度。开口46(1)可以形成宽度较小的出料口，开口46(2)可以形成宽度较大的出料口。下文会说明出料口的形成方式，此处暂不详述。
63.多个开口46中各个开口46的长度可以相同，或者不同，或者不完全相同。
64.在图4中，开口46(1)与46(2)可以无缝连接，这种情况下，开口46(1)与46(2)可以统称为变规格缝隙开口。
65.需要说明的是，图4仅为示例而非限定。为了画图的简便，本文附图中示意性地画出2个开口46(开口46(1)与46(2))，但本技术并非限定于此。例如，壳体41上可以设置更多数量的开口46(例如，开口46(1)、46(2)、
…
、46(n))。作为示例，壳体41上可以设置2个、3个、4个或6个开口46。可以根据实际需要设计出各种数量的开口46(如可以设计出奇数个开口46，也可以设计出偶数个开口46)。
66.多个开口46在壳体41上的位置设置方式可以有多种。如图4、图10、图14、图15或图16所示，多个开口46在壳体41上的位置设置方式可以为，多个开口46在壳体41上沿圆柱形内腔45的轴向排布。又如图11、12或19所示，多个开口46在壳体41上的位置设置方式可以为，多个开口46在壳体41上沿圆柱形内腔45的圆周方向排布。再例如，多个开口46在壳体41
上的位置设置方式可以为，多个开口46在壳体41上排布方式包括沿圆柱形内腔45的圆周方向排布与沿圆柱形内腔45的轴向排布(图中未示出)。
67.在一些实施例中，壳体41可以是整体式壳体，即一体成型的壳体，如图4、图10、图11、图12或图13所示。
68.在另一些实施例中，壳体41可以采用分离式壳体，即壳体41的外壁可以包括可分离的多个部分，或者，壳体41的外壁可以由可分离的多个部分拼接而成。
69.如图14、图15、图17、图18或图19所示，壳体41的外壁可以包括可分离的第一部分411与第二部分412。第一部分411与第二部分412具有互补的结构。
70.在某些实施例中，壳体41的外壁还可以由三个或三个以上的可分离的部分组合而成。例如，壳体41的外壁包括可分离的第一部分，第二部分，第三部分和第四部分，这四个部分的边缘相互拼接，形成壳体41的外壁。
71.旋轴42可绕圆柱形内腔45的轴线旋转。如图5所示，旋轴42具有设置在其轴端的遮挡部47，遮挡部47位于圆柱形内腔45中，以对开口46中的区域进行遮挡，开口46中的未被遮挡部47遮挡的区域形成出料口48，旋轴42可绕圆柱形内腔45的轴线旋转，以连续改变遮挡部47遮挡开口46的区域，从而连续改变出料口48的长度。下文将结合具体的实施例对旋轴42上的遮挡部47与壳体41上的开口46形成出料口48的方式进行详细说明，此处暂不详述。
72.壳体41可相对旋轴42运动，以使得壳体41上设置的多个开口46中不同的开口46被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48。
73.或者说，壳体41可相对旋轴42运动，以使得壳体41上设置的多个开口46中不同的开口46移动到出料口48的位置，从而被遮挡部47进行遮挡以形成该出料口48。
74.或者说，壳体41可相对旋轴42运动，以使得壳体41上设置的多个开口46中不同的开口46与出料口48连通(即实现不同开口46之间的切换)。
75.壳体41相对旋轴42的运动，使得壳体41上设置的多个开口46中一个开口46移动到出料口48的位置，与此同时，其余开口46被移动到非出料口的位置。也就是说，壳体41相对旋轴42的运动，使得同一时刻只有一个开口46位于出料口48的位置。
76.开口移动到出料口的位置，表明，该开口与出料口连通。开口移动到非出料口的位置，表明，该开口与出料口不连通。
77.图5、图6、图7、图25、图26与图29中示出的开口46表示，壳体41上设置的多个开口46中移动到出料口48的位置的一个开口。
78.需要说明的是，为了画图的简便，在图5、图6、图7、图25、图26与图29中只示意性地画出壳体41上设置的多个开口46中移动到出料口48的位置的一个开口46。
79.实际应用中，可以将需要开放的一个开口46移动到出料口的位置。例如，该需要开放的开口46可以是开口宽度满足3d物体的打印精度要求的开口。
80.3d物体的打印具有不同的打印精度要求。本技术提供的设备4可以根据3d物体的打印精度要求，通过壳体41相对旋轴42的运动，使得壳体41上设置的多个开口46中满足打印精度要求的一个开口46移动到出料口48的位置，以被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48。
81.作为一个示例，假设根据打印精度要求，需要开放宽度为w1的开口46，壳体41相对旋轴42运动，使得壳体41上设置的宽度为w1的开口46移动到出料口48的位置，从而被遮挡
部47进行遮挡以形成出料口48(记为出料口48(1))。
82.作为另一个示例，假设根据打印精度要求，需要开放宽度为w2的开口46，壳体41相对旋轴42运动，使得壳体41上设置的宽度为w2的开口46移动到出料口48的位置，从而被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48(记为出料口48(2))。出料口48(2)的宽度与出料口48(1)的宽度不同，即出料口48(2)与出料口48(1)可以满足不同的3d打印精度。
83.实际应用中，可以根据打印精度要求，切换不同宽度的开口46。
84.壳体41可相对旋轴42运动。例如，壳体41可以相对旋轴42沿圆柱形内腔45的轴向平移；又如，壳体41可以相对旋轴42绕圆柱形内腔45的轴线旋转；又如，壳体41既可以相对旋轴42沿圆柱形内腔45的轴向平移，也可以相对旋轴42绕圆柱形内腔45的轴线旋转。
85.具体地，壳体41相对旋轴42运动的方式，可以基于多个开口46在壳体41上的位置设置方式而确定。
86.例如，针对如图4、图10、图14、图15或图16所示的多个开口46的位置设置方式，即多个开口46沿圆柱形内腔45的轴向排布，壳体41可沿圆柱形内腔45的轴向平移，以使得多个开口46中需要开放的开口46移动为出料口48的位置，从而被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48。
87.又例如，针对如图11、12或19所示的多个开口46的位置设置方式，即多个开口46沿圆柱形内腔45的圆周方向排布，壳体41可绕圆柱形内腔45的轴线旋转，以使得多个开口46中需要开放的开口46移动为出料口48的位置，从而被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48。
88.作为示例，假设将出料口48所在的位置记为旋轴42的正面，则壳体41绕圆柱形内腔45的轴线旋转，可以使得需要开放的开口46移动到旋轴42的正面，与此同时，其余开口46被移动到旋轴42的侧面或背面。
89.再例如，如果多个开口46的位置设置方式为，多个开口46在壳体41上排布方式包括沿圆柱形内腔45的圆周方向排布以及沿圆柱形内腔45的轴向排布，壳体41既可以绕圆柱形内腔45的轴线旋转，也可以沿圆柱形内腔45的轴向平移，以使得多个开口46中需要开放的开口46移动为出料口48的位置，从而被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48。
90.下面将说明出料口48的形成方式。
91.旋轴42可绕圆柱形内腔45的轴线旋转。旋轴42可以采用如图5或图24所示的双旋轴方案，在开口46的两端各设置一个旋轴(如图5或图24所示的421与422)。或者，旋轴42也可以采用如图25或图26所示的单旋轴方案，仅在开口46的一端设置旋轴。
92.旋轴42具有设置在旋轴42的轴端的遮挡部47。如图5或图25所示，遮挡部47位于圆柱形内腔45中，且大致位于开口46的上方。旋轴42的旋转可以改变遮挡部47遮挡开口46的区域。如图5、图6、或图7所示，开口46中的未被遮挡部47遮挡的区域即可形成出料口48。因此，旋轴42的旋转可以连续改变出料口48的长度。
93.遮挡部47的旋轴可以改变开口46与遮挡部47之间的遮挡关系。这种遮挡关系的具体改变方式可以有多种。
94.作为一个示例，可以将遮挡部47与圆柱形内腔45设置成间隙配合，并将遮挡部47的外端面设置成坡面，通过坡面连续变化的特性改变遮挡部47与开口46之间的遮挡关系。
95.作为另一个示例，可以将遮挡部47与圆柱形内腔45螺纹连接，通过螺纹进给的方式改变遮挡部47与开口46之间的遮挡关系。下文会结合具体的实施例对遮挡部47与开口46
之间的遮挡关系的改变方式进行详细说明，此处暂不详述。
96.出料口48具有限定其长度的第一端部和第二端部。当旋轴42采用如图5和图24所示的双旋轴方案时，第一旋轴421可用于调节第一端部在开口46中的位置，第二旋轴422可用于调节第二端部在开口46中的位置。当旋轴42采用如图25和图26所示的单旋轴方案时，该单旋轴42可用于调节第一端部在开口46中的位置，第二端部与开口46的一个端部重叠(即出料口48的第二端部与开口46的某个端部为同一端部)。
97.出料口48的宽度可以影响出料口48挤出的熔融状态的物料的宽度，进而影响3d打印的精度。
98.出料口48的宽度可以与移动到出料口位置的开口46的宽度相同，即出料口48的宽度取决于开口46的宽度。壳体41上设置多个不同宽度的开口46，而且壳体41可相对旋轴42运动以使得不同宽度的开口46移动到出料口位置，从而被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48。因为，移动到出料口的开口46可切换，因此，使得出料口48的宽度可以切换。例如，多个开口46的宽度的取值范围为0.01-5mm，则出料口48的宽度可以在0.01-5mm范围内进行切换。
99.在本技术提供的用于3d打印的设备4中，壳体41上设置多个不同宽度的开口46，而且壳体41可相对旋轴42运动以使得不同宽度的开口46被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48，因此可以实现出料口48的宽度的切换，从而可以根据3d打印精度要求，实时、快速地调整打印精度，提高了3d打印的灵活性。
100.可选地，出料口48也可以设置成宽度可调的出料口。例如，可以在开口46处还设置遮挡板(图中未示出)。该遮挡板可沿开口46的宽度方向滑动，从而在宽度方向对开口46进行遮挡，以改变出料口48的宽度。该遮挡板可以位于开口46的侧壁上，也可以位于开口46的外端，本技术实施例对此并不限定。将出料口48设置成宽度可调的出料口，可以更好地根据实际需要调整打印精度。
101.可选地，在一些实施例中，设备4还可以包括进料口43，如图5、图6、图24、图25、图26或图29所示。该进料口43可以与遮挡部47的外端面和壳体41的内表面围成的输料通道49(图5或图25示出了输料通道49)连通。实际打印时，物料会从进料口进入输料通道，并经长度连续可调的出料口挤出。进料口43的位置和设置方式可以有多种。例如，可以将进料口43设置在壳体41上，如图5、图6、图24、图25或图26所示；也可以将进料口43设置在旋轴42上，如图29所示，后文将结合具体的实施例进行详细描述，此处暂不详述。
102.可选地，在一些实施例中，如图4与图25所示，设备4还可以包括驱动装置44。
103.驱动装置44用于，驱动壳体41相对旋轴42运动。
104.例如，驱动装置41可以与壳体41相连，用于驱动壳体41相对旋轴42运动。在多个开口46沿圆柱形内腔45的轴向排布情况下，驱动装置44用于驱动壳体41沿圆柱形内腔45的轴向相对旋轴42平移。在该多个开口46沿圆柱形内腔45的圆周方向排布情况下，驱动装置44用于驱动壳体41绕圆柱形内腔45的轴线相对旋轴42旋转。
105.或者，驱动装置44也可以与旋轴42连接，通过驱动旋轴42运动来等效实现驱动壳体41相对旋轴42的运动。
106.驱动装置44还用于，驱动旋轴42绕圆柱形内腔45的轴线旋转，以连续改变遮挡部47遮挡开口46的区域，从而连续改变出料口48的长度。
107.例如，驱动装置44可以与旋轴42相连，用于驱动旋轴42绕圆柱形内腔45的轴线旋转。
108.驱动装置44的具体实现可以有多种，本技术实施例对此并不限定，例如，该驱动装置44可以包括伺服电机，又例如，驱动装置44可以是齿轮齿条机构，也可以是曲柄滑块机构。
109.作为示例，在驱动装置44中，用于驱动壳体41相对旋轴42运动的部件可以称为第一驱动单元，用于驱动旋轴42绕圆柱形内腔45的轴线旋转的部件可以称为第二驱动单元。第一驱动单元与第二驱动单元可以是驱动装置44在接收到两种不同控制指令下使能的驱动部件。例如，驱动装置44在接收到第一控制指令时，使能第一驱动单元用于驱动壳体41相对旋轴42运动，以使得该多个开口46中需要开放的开口46被遮挡部47进行遮挡以形成出料口48；驱动装置44在第二控制指令下，使能第二驱动单元用于驱动旋轴42绕圆柱形内腔45的轴线旋转，以连续改变遮挡部47遮挡开口46的区域，从而连续改变出料口48的长度。
110.上文指出，本技术实施例提供的出料口48可以是长度连续可调的出料口。与传统3d打印头的出料口的设计方式相比，将出料口48设计成长度连续可调的出料口，克服了传统出料口设计理念的束缚，这种新型的出料口具有明显的优势和广阔的应用前景。下面对此进行分析。
111.传统3d打印设备的出料口沿袭2d打印设备的出料口的设计理念，将出料口设计成形状固定的喷嘴。本技术实施例将出料口48设计成长度在一定范围内连续可调的出料口。这是在充分考虑了3d打印对象特性的基础上做出的设计，与传统3d打印设备相比，本技术实施例提供的设备使得3d打印的效率和精度的兼顾成为可能，更加适于3d打印。具体论述如下。
112.2d打印对象的尺寸一般较小，且打印对象以文字或图像为主。文字或图像可以在二维平面上自由排布，没有规律可循。因此，将2d打印设备的出料口设计成形状固定的喷嘴具有一定的通用性，这种设计在2d打印领域是合理的。与2d打印对象不同，3d打印对象一般为需要实际使用的3d物品。3d物品具有一定的物理轮廓，因此，3d物品沿某一截面的截线通常是一个或多个封闭且连续变化的曲线。本技术实施例充分利用3d打印对象的这一特点，在壳体41上设置开口46，并利用旋轴42的遮挡部47对开口46进行遮挡，使得出料口48的长度连续可调。出料口48长度的连续可调与3d打印对象的截面轮廓线封闭且连续变化的特性相吻合，这种出料口48更加适于3d打印，使得打印效率的大幅提升成为可能。
113.例如，采用本技术实施例提供的出料口，可以沿着截面轮廓线进行连续打印，并在打印过程中控制出料口48随截面轮廓线的变化而变化，可以理解的是，与传统的逐道次打印的方式相比，沿着截面轮廓线打印具有超高的打印效率。
114.进一步地，通过壳体41相对于旋轴42的运动，可将多个开口46中宽度较小的一个开口作为遮挡部47进行遮挡的开口，使3d物品的打印精度保持不变，且保持在较高精度，在出料口48的长度连续变化的过程中使得打印精度保持不变，这是传统3d打印头所难以达到的。因此，本技术实施例提供的长度连续可调的出料口使得兼顾3d打印的效率和精度成为可能，更加适于3d打印。
115.更进一步地，在本技术实施例提供的设备4中，壳体41上设置了多个宽度不同的开口46，且壳体41相对旋轴42可运动，以使得多个开口41中不同宽度的开口46被遮挡部47进
行遮挡以形成出料口48(或者说，使得不同的开口46移动到出料口48的位置，或者说，使得不同宽度的开口与出料口连通))。开口46的宽度影响出料口48的宽度，而出料口48的宽度影响挤出的物料的宽度，进而影响3d打印精度。设计宽度不同的多个开口46使得设备4可以根据实际需要选取精度不同的开口(相当于选取精度不同的出料口)进行打印。因此，可以根据3d物品的打印精度要求，实时、快速地切换用于形成出料口的开口，从而可以实现打印精度实时、快速的切换。
116.例如，假设待打印层包括截面轮廓线在垂直方向上变化剧烈的第一打印区域以及截面轮廓线在垂直方向上变化平缓的第二打印区域，则在使用设备4对第一打印区域进行打印时，可以切换至宽度较小的开口，以提高打印精度；当使用设备4对第二打印区域进行打印时，可以切换至宽度较大的开口，从而在保证打印精度的前提下提高打印效率。
117.进一步地，采用旋轴式结构，旋轴42和壳体41紧密套接在一起，因此，本技术实施例提供的旋轴式设备具有结构紧凑的优点。而且，旋轴42的旋转角度与出料口48的长度具有对应关系，实际工作时，当希望将出料口48的长度调整至特定值时，将旋轴42的旋转角度调整至该特定值对应的旋转角度即可。因此，本技术实施例提供的旋轴式的设备还有控制简单的优点。
118.由上文描述可知，利用旋轴42的旋转可以连续调整出料口48的长度，下面给出出料口48的长度的几种可能的调整方式。
119.可选地，旋轴42的旋转可以使得出料口48的长度随着目标打印区域的形状的变化而变化。目标打印区域可以为待打印层的部分打印区域，也可以是待打印层的全部打印区域。
120.例如，在某些实施例中，旋轴42的旋转可以使得出料口48的长度与待打印层的目标打印区域的截面轮廓线的截线长度相匹配。由于出料口48的长度与截面轮廓线的截线长度相匹配，可以为一次性完成目标打印区域的打印提供基础。
121.进一步地，在某些实施例中，还可以通过一定的方式使得出料口48的两端(该两端指的是用于限定出料口48的长度的两端)在竖直方向上与目标打印区域的截面轮廓线对准。出料口48的两端在竖直方向上与目标打印区域的截面轮廓线对准，则出料口48的两端在竖直方向的投影落会在目标打印区域的截面轮廓线的截线上。为了便于描述，后文将这种打印方式称为目标打印区域的截面轮廓线的跟踪打印。
122.下面结合图6和图7，以双旋轴方案为例，对跟踪打印进行更为详细的说明。
123.参见图6和图7，附图标记50表示的是待打印物品的已沉积部分，附图标记52表示的是待打印层的目标打印区域，出料口48的长度方向沿x方向延伸。
124.在对目标打印区域52进行打印的过程中，可以控制壳体41总体上朝y方向移动。在壳体41移动过程中，利用旋轴42实时改变出料口48的长度和/或位置，使得出料口48的两端在竖直方向z上始终与目标打印区域52的截面轮廓线对准，即使得出料口48的两端在竖直方向z上的投影始终落在目标打印区域52的截面轮廓线上。
125.举例说明，假设出料口48当前位置的y坐标为y1，且y1沿x方向截目标打印区域52的截面轮廓线，得到两个点(x1,y1)和(x2,y1)，则可以通过一定方式改变出料口48的两端的位置，使第一端部位于(x1,y1)的正上方，第二端部位于(x2,y1)的正上方，从而可以对目标打印区域52的截面轮廓线进行精准的跟踪打印。
126.图7给出了图6所示的打印过程在x-y平面的示意图。从图7可以更为清楚地看出，出料口48的长度及其在x方向的位置可以根据目标打印区域52的截面轮廓线的形状的变化而变化，并保持对目标打印区域52的截面轮廓线进行精准的跟踪打印。
127.目标打印区域的截面轮廓线的跟踪打印的实现方式可以有多种。
128.可选地，作为第一种实现方式，可以利用旋轴42的旋转使得出料口48的两端在竖直方向上与目标打印区域的截面轮廓线对准。
129.可选地，作为第二种实现方式，可以利用驱动装置44驱动旋轴42旋转，使得出料口48的长度与待打印层的目标打印区域的截面轮廓线的截线长度相匹配；并利用另一驱动装置(图中未示出)驱动壳体41和打印平台(图中未示出)之间的相对移动，使得出料口48的两端在竖直方向上与目标打印区域的截面轮廓线对准。
130.在对目标打印区域进行打印的过程中，设备4可以根据实际需要采用上述两种实现方式中的一种实现跟踪打印；或者，也可以在打印目标打印区域的不同部分时采用不同的跟踪打印方式。
131.例如，目标打印区域可以包括截线长度较短的部分和截线长度较长的部分。当打印截线长度较短的部分时，可以采用第一种实现方式进行跟踪打印；当打印截线长度较长的部分时，可以采用第二种实现方式进行跟踪打印。
132.与传统出料口打印出的物品相比，对目标打印区域的截面轮廓线进行跟踪打印，打印出的物品在力学性能和形状均匀度方面也具有显著提升，下面结合图8和图9，对此进行详细论述。
133.传统3d打印一般会按照一定的道次顺序进行逐道打印。由于传统3d打印设备的出料口的尺寸较小(口径通常为毫米级别)，因此，每个道次的打印均需要花费较长时间。当准备打印当前道次时，与当前道次相邻的前一道次上的物料可能已经处于或接近凝固状态，而当前道次上的物料仍处于熔融状态。当前道次上的熔融状态的物料需要与前一道次上的已经处于或接近凝固状态的物料进行融合，以形成一个整体，这里将相邻道次之间的物料融合过程称为道次搭接。
134.在道次搭接过程中，如果当前道次的前一道次已经凝固或接近凝固，而当前道次仍处于熔融状态，则相邻道次之间的物料融合过程就可能出现融合不良的现象，导致打印出的物品的力学性能较差。此外，由于物料状态不同步，相邻道次上的物料相互融合之后得到的物体形状也会比较粗糙。以打印圆柱体为例，如图8所示，圆柱体61是采用传统3d打印技术，利用道次搭接方式打印出的圆柱体。该圆柱体61不但整体形状轮廓比较粗糙，而且还存在由于道次搭接过程中的物料融合不良而产生的多个缺口63。
135.本技术实施例提供的设备4通过调整出料口48的长度和位置，使其对目标打印区域的截面轮廓线进行跟踪打印。因此，在打印目标打印区域的过程中，设备4无需按照道次进行逐道打印，也就无需进行道次搭接，进而不会产生融合不良的问题。因此，设备4打印出的物品具有较高的力学性能。如图8所示，圆柱体62是设备4打印出的圆柱体，相比圆柱体61，圆柱体62的填充物料的融合情况良好，不存在道次搭接产生的融合不良的问题。
136.仍以打印圆柱体为例，参见图9，在传统3d打印过程中，道次与道次之间的切换采用折线72代替真实轮廓曲线，即，使用折线逼近真实的轮廓曲线，导致打印出的圆柱体62轮廓线比较粗糙。本技术实施例提供的设备4无需按照道次进行打印，而是通过调整出料口48
的长度和位置，对目标打印区域的截面轮廓线进行跟踪打印，因此，设备4打印出的圆柱体62的轮廓线也更加光滑和真实。
137.目标打印区域的确定方式可以有多种。例如，可以根据待打印层的截面轮廓线的形状、最长截线的长度以及出料口的尺寸等因素中的一种或多种确定是将待打印层的全部打印区域作为目标打印区域，还是将待打印层的打印区域划分成多个目标打印区域分别进行打印。
138.例如，当待打印层的截面轮廓线的最长截线的长度小于或等于出料口48的最大长度(出料口48的最大长度可以小于或等于开口46的长度)时，可以将待打印层的全部打印区域确定为目标打印区域；当待打印层的截面轮廓线的最长截线的长度大于出料口48的最大长度时，可以将待打印层的全部打印区域划分成多个目标打印区域。
139.又如，当待打印层的截面轮廓线包含不连通的多个封闭区域时，可以将每个封闭区域作为一个或多个目标打印区域进行打印。
140.又如，在某些实施例中，也可以无需对待打印层的全部打印区域进行划分，而是将待打印层的全部打印区域直接作为目标打印区域。例如，可以将设备4设计成专门打印特定物品的专用设备，且将设备4的出料口的长度设计成能够一次性打印完物品的每一打印层的全部打印区域。这样一来，实际工作时，设备4可以按照固定的方式打印该物品的每一层，无需在线进行打印区域的划分。
141.如图4或图25所示，驱动装置44可以在控制装置40的控制下工作。该控制装置40可以是专用的数控装置，也可以是通用的处理器。此外，该控制装置40可以是分布式的控制装置，也可以是集中式的控制装置。
142.该控制装置40可以根据目标打印区域(该目标打印区域可以是待打印层的部分或全部打印区域)的截面轮廓线的形状，通过驱动装置44控制出料口48的长度和/或位置。
143.该控制装置40还可以根据打印精度要求，通过驱动装置44控制壳体41相对于旋轴42的运动，以使得壳体41上设置的多个开口46中满足打印精度需求的开口46(即需要开放的开口46)移动到出料口的位置，以被遮挡部47进行遮挡形成长度可连续变化的出料口48。
144.基于上述描述，本技术实施例提供的长度连续可调的出料口使得兼顾3d打印的效率和精度成为可能，更加适于3d打印。
145.此外，本技术实施例提供的多个不同宽度的开口，使得可以根据打印精度需求，实时、快速地切换打印精度，可以更好地兼顾3d打印的效率和精度。
146.可选地，如图10所示，在多个开口46沿圆柱形内腔的轴向排布的实施例中，设备4还可以包括封头413，用于对旋轴42进行轴向固定。对旋轴42进行轴向固定表示，封锁旋轴42与壳体41之间在轴向的相对位移。
147.例如，在如图4、图10、图14、图15或图16所示的实施例中，在通过壳体41沿圆柱形内腔45的轴向平移，使得多个开口46中需要开放的开口46移动到出料口48的位置后，通过封头413对旋轴42做轴向固定。这样，在通过旋轴42的旋转连续改变出料口48的长度的过程中，可以避免壳体41与旋轴42发生轴向相对运动，从而可以有效保证在出料口48的长度连续变化的过程中打印精度保持不变。
148.作为一个示例，可以在通过壳体41沿圆柱形内腔45的轴向平移，使得多个开口46中需要开放的开口46移动到出料口48的位置之后，安装封头413，以对旋轴42做轴向固定。
149.作为另一个示例，封头413可以一直安装在设备4上，当需要对旋轴42做轴向固定时，拧紧用于紧固封头413与壳体41的连接组件(例如，螺母螺栓组件)，以对旋轴42做轴向固定。
150.可选地，如图13或图20所示，在多个开口46沿圆柱形内腔45的圆周方向排布的实施例中，设备4还可以包括封壳414，用于封堵壳体41上设置的多个开口46中不需要开放的开口46。
151.例如，在如图11、12或19所示的实施例中，在通过壳体41沿圆柱形内腔45的轴线旋转，使得多个开口46中需要开放的开口46移动到出料口48的位置后，安装封壳414，以封堵壳体41上设置的多个开口46中不需要开放的开口46，安装封壳414之后的示意图如图13所示。
152.作为示例，假设将出料口48所在的位置记为旋轴42的正面，壳体41绕圆柱形内腔45的轴线旋转，使得需要开放的开口46移动到旋轴42的正面，与此同时，不需要开放的开口46被移动到旋轴42的侧面或背面。在本示例中，在壳体41外侧安装封壳414，使其罩在被移动到旋轴42的侧面或背面的开口46上，从而封堵这些开口46。
153.封壳414可以为设备4的外壳。例如，封壳414为打印头的外壳。
154.利用封壳414封堵不需要开放的开口46，可以避免物料从不需要开放的开口46漏出。
155.在一些实施例中，开口46的尺寸可以是固定的。例如，壳体41上设置的各个开口46的尺寸是固定的。开口46的尺寸包括长度与宽度。
156.在另一些实施例中，开口46的尺寸是可调节的，即开口46为尺寸可调的开口。
157.例如，开口46为长度连续可调的开口。
158.可选地，开口46的尺寸的调节使得，开口46的长度与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同。
159.壳体41具有一定厚度，即从壳体41的内腔表面到外壁具有一定距离，也就是说，物料在脱离出料口48之前会经过开口46中的一段挤出通道。如果开口46的长度大于开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度，可能会导致物料在脱离出料口48之前在开口46的挤出通道内发生延展。理想状态下，出料口48的长度应该与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度一致，但如果物料在脱离出料口48之前在开口46的挤出通道内发生延展，会导致出料口48的长度与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度不一致，这会影响控制出料口48的长度的精确度。
160.在实施例中，开口46为尺寸可调的开口，并且开口46的尺寸的调节可以使得，开口46的长度与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同，这可以避免物料在脱离出料口48之前在开口46的挤出通道内发生延展，从而可以提高控制出料口48的长度的精确度，进而更好地实现打印效率与打印精度的兼顾。
161.实现开口46为长度可调的开口的方式可以有多种。
162.例如，壳体41可以包括可分离的多个部分。该多个部分的对接面可以围成多个开口46，且该多个部分可沿相对运动(如沿圆柱形内腔45的轴向运动)，从而调节多个开口46的尺寸。
163.例如，该多个部分沿圆柱形内腔45的轴向可相对滑动，从而调节多个开口46的长
度。
164.如图14、图15、图17、图18或图19所示，壳体41包括第一部分411和第二部分412。第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向可相对滑动，从而可以形成长度可调(或连续可调)的多个开口46。
165.第一部分411和第二部分412的形状以及他们形成多个开口46的方式可以有多种。
166.作为一个示例，如图14与图15所示，第一部分411和第二部分412之间具有第一对接面与第二对接面。第一对接面为台阶状的对接面，第二对接面为平面状的对接面。
167.第一部分411上的第一对接面包括第一上台阶面4111、第一下台阶面4112、第二上台阶面4113、连接第一上台阶面4111和第一下台阶面4112的第一连接面4114、以及连接第一下台阶面4112和第二上台阶面4113的第二连接面4115，第一上台阶面4111和第一下台阶面4112之间的高度差不同于第一下台阶面4112和第二上台阶面4113之间的高度差。第二部分412上的第一对接面包括第二下台阶面4121、第三上台阶面4122、第三下台阶面4123、连接第二下台阶面4121和第三上台阶面4122的第三连接面4124、以及连接第三上台阶面4122和第三下台阶面4123的第四连接面4125。第一上台阶面4111、第一下台阶面4112和第二上台阶面4113分别与第二下台阶面4121、第三上台阶面4122和第三下台阶面4123接触，且可沿轴向相对滑动。第一上台阶面4111、第一连接面4114、第三上台阶面4122和第三连接面4124形成的中空区域为一个开口(记为开口46(1))，第二上台阶面4113、第四连接面4125、第三上台阶面4122和第二连接面4115形成的中空区域为另一个开口(记为开口46(2))。因为，第一上台阶面4111和第一下台阶面4112之间的高度差不同于第一下台阶面4112和第二上台阶面4113之间的高度差，所以，开口46(1)与开口46(2)的宽度不同。
168.第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向可相对滑动，以调节开口46(1)与开口46(2)的长度。
169.例如，在图14或图15的示例中，第一部分411和第二部分412以使二者彼此逐渐远离的趋势，沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动，可以增大开口46(1)的长度，与此同时，减小开口46(2)的长度；第一部分411和第二部分412以使二者彼此逐渐靠近的趋势，沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动，可以增大开口46(2)的长度，与此同时，减小开口46(1)的长度。
170.在图14或图15的示例中，第一部分411与第二部分412拼接形成的开口46(1)与开口46(2)沿圆柱形内腔45的轴向排布，则壳体41(即第一部分411与第二部分412的整体)可沿圆柱形内腔45的轴向平移，以使得多个开口46中不同的开口46被遮挡部47进行遮挡以形成出料口。
171.作为一个示例，在图14或图15的示例中，在开口46(1)作为需要开放的开口的情况下，在通过壳体41沿圆柱形内腔45的轴向平移，将开口46(1)移动到出料口位置后，第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动，调节开口46(1)的长度，以使得开口46(1)的长度与开口46(1)中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同。
172.参照图10，在图14或图15所示的实施例中，设备4也可以包括封头413(图14或图15未示出)，用于对旋轴42进行轴向固定。对旋轴42进行轴向固定表示，封锁旋轴42与壳体41之间在轴向的相对位移。
173.在通过壳体41沿圆柱形内腔45的轴向平移，使得多个开口46中需要开放的开口46移动到出料口48的位置后，通过封头413对旋轴42做轴向固定。这样，在通过旋轴42的旋转
连续改变出料口48的长度的过程中，可以避免壳体41与旋轴42发生轴向相对运动，从而可以有效保证在出料口48的长度连续变化的过程中打印精度保持不变。
174.需要说明的是，图14与图15仅为示例而非限定。例如，第一部分411与第二部分412之间的第一对接面可以设置更多个台阶面，从而可以根据实际需要设计出各种数量的开口46(如可以设计出奇数个开口46，也可以设计出偶数个开口46)。
175.作为另一个示例，如图17、图18与图19所示，第一部分411与第二部分412之间具有第一对接面与第二对接面。第一对接面与第二对接面均包括台阶面。
176.第一部分411上的第一对接面包括第一上台阶面4111a、第一下台阶面4112a以及连接第一上台阶面4111a和第一下台阶面4112a的第一连接面4113a。第二部分412上的第一对接面包括第二上台阶面4121a、第二下台阶面4122a以及连接第二上台阶面4121a和第二下台阶面4122a的第二连接面4123a。第一部分411上的第二对接面包括第三上台阶面4111b、第三下台阶面4112b以及连接第三上台阶面4111b和第三下台阶面4112b的第三连接面4113b。第二部分412上的第二对接面包括第四上台阶面4121b、第四下台阶面4122b以及连接第四上台阶面4121b和第四下台阶面4122b的第四连接面4123b。第一上台阶面4111a和第一下台阶面4112a分别与第二下台阶面4122a和第二上台阶面4121a接触，且可沿轴向相对滑动，第一下台阶面4112a、第一连接面4113a、第二下台阶面4122a和第二连接面4123a形成的中空区域为一个开口(记为开口46(1))(图17与图19中示出了开口46(1))。第三上台阶面4111b和第三下台阶面4112b分别与第四下台阶面4122b和第四上台阶面4121b接触，且可沿轴向相对滑动，第三下台阶面4112b、第三连接面4113b、第四下台阶面4122b和第四连接面4123b形成的中空区域为另一个开口(记为开口46(2))(图19中示出了开口46(2))。
177.第一上台阶面4111a和第一下台阶面4112a之间的高度差不同于第三上台阶面4111b和第三下台阶面4112b之间的高度差(相当于，第二上台阶面4121a、第二下台阶面4122a之间的高度差不同于第四上台阶面4121b、第四下台阶面4122b之间的高度差)。因此，开口46(1)与开口46(2)的宽度不同。
178.在本示例中，第一部分411与第二部分412采用错位互补的台阶形结构对接在一起，二者沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动可以形成长度连续可调的多个开口46：开口46(1)与开口46(2)。
179.例如，在本示例中，第一部分411和第二部分412以使二者彼此逐渐远离的趋势，沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动，可以增大开口46(1)与开口46(2)的长度；第一部分411和第二部分412以使二者彼此逐渐靠近的趋势，沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动，可以减小开口46(1)与开口46(2)的长度。
180.在本示例中，第一部分411与第二部分412拼接形成的开口46(1)与开口46(2)沿圆柱形内腔45的圆周方向排布，则壳体41(即第一部分411与第二部分412的整体)可沿圆柱形内腔45的轴线旋转，以使得多个开口46中不同的开口46被遮挡部47进行遮挡以形成出料口。
181.在本示例中，在开口46(1)作为需要开放的开口的情况下，在通过壳体41沿圆柱形内腔45的轴线旋转，将开口46(1)移动到出料口位置后，第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动，调节开口46(1)的长度，以使得开口46(1)的长度与开口46(1)中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同。
182.参照图13，在图17、图18或图19所示的实施例中，设备4也可以包括封壳414，用于封堵壳体41上设置的多个开口46中不需要开放的开口46。
183.作为一个示例，如图20所示，以开口46(1)为需要开放的开口为例，封壳414用于封堵壳体41上设置的多个开口46中除开口46(1)之外的其余开口46。
184.利用封壳414封堵不需要开放的开口46，可以避免物料从不需要开放的开口46漏出。
185.需要说明的是，图17、图18或图19仅为示例而非限定。例如，壳体41还可以包括第一部分、第二部分、第三部分与第四部分，其中，任意对接的两个部分的两个对接面均包括台阶面，这四个部分可以形成4个沿圆周方向排布的开口46，并且这四个部分沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动，可以调节4个开口46的长度。从而可以根据实际需要设计出各种数量的开口46(如可以设计出奇数个开口46，也可以设计出偶数个开口46)。
186.作为又一个示例，第一部分411与第二部分412可以具有凹凸互补结构。第一部分411与第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动可以更改凹凸部分之间的相对位置关系，该凹凸部分之间的中空区域即可形成多个长度连续可调的开口46。
187.作为再一个示例，第一部分411与第二部分412之间具有第一对接面与第二对接面，其中，第一对接面与第二对接面均包括台阶面，并且第一对接面和/或第二对接面具有类似于图14所示实施例中的第一对接面的结构，第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向可相对滑动，以调节开口46的长度。
188.在本示例中，第一部分411和第二部分412可以形成多个宽度不同的开口46，而且，这多个开口46中部分开口46沿圆柱形内腔45的圆周方向排布，部分开口46沿圆柱形内腔45的轴向排布。在本示例中，壳体41可绕圆柱形内腔45的轴线旋转，也可沿圆柱形内腔45的轴向平移，以使得多个开口46中不同的开口46被遮挡部47进行遮挡以形成出料口。
189.例如，壳体41还可以包括第一部分、第二部分、第三部分与第四部分，其中，可以将某两个相邻部分的对接面设计为平面，这样一来，该两个相邻部分不会形成开口，将某两个相邻部分的对接面设计为台阶面，这样一来，这两个相邻部分可以形成开口，从而可以根据实际需要设计出各种数量的开口(如可以设计出奇数个开口，也可以设计出偶数个开口)。
190.上文指出第一部分411与第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向相对滑动。需要说明的是，本技术实施例并不要求第一部分411与第二部分412均可滑动。
191.作为一种实现方式，第一部分411与第二部分412均不固定，二者沿圆柱形内腔45的轴向均可相对旋轴42滑动。
192.作为另一种实现方式，第一部分411相对旋轴42可沿圆柱形内腔45的轴向滑动，第二部分412与旋轴42固定连接或与旋轴42一体成型。这种实现方式能够简化设备4的控制。
193.在一些实施例中，可以将第一部分411的端部设计套在旋轴42上的封闭的圆环；和/或，可以将第二部分412的端部(第一部分411的端部与第二部分412的端部可以限定出壳体41沿轴向的长度)设计成套在旋轴42上的封闭的圆环。这样可以加强壳体42的整体刚度和密封性。
194.在某些实施例中，当第一部分411为滑动件，第二部分412为固定件时，可以将第一部分411的两个端部均设计成封闭的圆环。这样可以加强壳体41的整体刚度和密封性。
195.上文描述了，使得开口46的长度连续可调的实现方式。
196.又例如，开口46的宽度也可以连续可调。
197.开口46尺寸的调节可以通过驱动装置实现。
198.驱动装置44还用于，调节开口46的尺寸，以使得开口46的长度与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同。
199.例如，在图14、图15、图17、图18或图19所示的实施例中，驱动装置44还用于，驱动第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向可相对滑动，以调节开口46的长度，例如，使得开口46的长度与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同。
200.以图15为例，可以在壳体41设置用于固定第一部分411的支架91和用于固定第二部分412的支架92，如图16所示。驱动装置44可以向支架91和支架92提供沿圆柱形内腔45的轴向运动的动力，从而通过支架91带动第一部分411沿轴向运动，通过支架92带动第二部分412沿轴向运动。
201.例如，在驱动装置44中，用于调节开口46的长度(例如，驱动第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向可相对滑动)的部件可以称为第三驱动单元。例如，在驱动装置44接收到第三控制指令的情况下，使能第三驱动单元用于驱动第一部分411和第二部分412沿圆柱形内腔45的轴向可相对滑动，以使得开口46的长度与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同。
202.在本技术实施例提供的设备4中，开口46为尺寸可调的开口，并且开口46的尺寸的调节可以使得，开口46的长度与开口46中未被遮挡部47遮挡的区域的长度相同，这可以避免物料在脱离出料口48之前在开口46的挤出通道内发生延展，从而可以提高控制出料口48的长度的精确度，进而更好地实现打印效率与打印精度的兼顾。
203.在上述各个实施例中，该设备4还可以包括支架，设置于壳体41外侧，以固定该设备4。
204.例如，在图15的例子中，为第一部分411与第二部分412分别设计支架，如图16所示。
205.本技术实施例还提供一种用于3d打印的设备，该设备具有长度可调节的出料口，且该出料口的挤出通道为沿物料流动方向变截面的结构。
206.例如，出料口的挤出通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该出料口所需尺寸的结构。出料口的尺寸包括宽度与长度。
207.例如，出料口的挤出通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该出料口所需宽度的结构。换句话说，出料口的挤出通道在沿物料流动方向截面的宽度逐渐收缩至该出料口所需的宽度。
208.再例如，出料口的挤出通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该出料口所需长度的结构。
209.为了实现出料口的挤出通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该出料口所需尺寸的结构，出料口可以有多种设计方式。
210.作为一个示例，如图21中的(b)所示，出料口的挤出通道在长度方向上的截面为台阶形流道截面。
211.作为另一个示例，如图21中的(c)所示，出料口的挤出通道在长度方向上的截面为流线型流道截面。
212.可选地，出料口的挤出通道在长度方向上的截面还可以设计为其他可行的形状或图样，只要能够使得出料口的挤出通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该出料口所需的尺寸的结构即可。
213.作为再一个示例，出料口的挤出通道在宽度方向上的截面也可以为台阶形流道截面或流线型流道截面(图中未示出)。
214.3d打印挤出物料通常为高粘度物质，挤出物料产生的阻力与出料口的通道长度成正比，当出料口的宽度很小(当打印精度较高时，要求出料口的宽度较小)时，出料口相当于一个狭缝通道，如图21中的(a)所示，挤出物料的阻力会非常大，这会降低打印效率。在这种情况下，将物料高速地挤出狭缝通道以便高效率地实现高精度3d打印，就需要提供非常大的挤出压力，这需要物料输送系统提供非常大的输送功率，从而将显著提高打印成本，使打印过程不经济。
215.在本技术实施例提供的设备中，出料口的挤出通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该出料口所需尺寸的结构，这可以有效减少物料挤出的阻力，从而有利于提高打印成形的效率。此外，因为可以减少物料挤出的阻力，因此可以降低对物料输送系统的输送功率的要求，从而可以降低打印成本。
216.本实施例的应用场景包括但不限于上文实施例提供的设备4。
217.下文将对本实施例应用到上文实施例提供的设备4进行说明。
218.在上文实施例提供的设备4中，壳体41可以具有一定厚度，因此，开口46也具有一定厚度，或者说，开口46具有沿物料流出方向的一段通道。
219.如上文描述，开口46中的未被遮挡部遮挡的区域形成出料口48，则开口46的通道为物料的挤出通道。也就是说，开口46的通道作为出料口48的挤出通道。开口46的通道表示开口46围成的供物料流经的通道。
220.在一些实施例中，开口46的通道可以为沿物料流动方向等截面的结构，如图21中的(a)所示。
221.在另一些实施例中，开口46的通道可以为沿物料流动方向变截面的结构。
222.例如，开口46的通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至开口46所需尺寸的结构。开口46的尺寸包括长度与宽度。
223.例如，开口46的通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该开口46所需宽度的结构。换句话说，开口46的通道在沿物料流动方向截面的宽度逐渐收缩至该开口46所需宽度。
224.例如，开口46的通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该开口46所需长度的结构。
225.作为一个示例，开口46的通道在长度方向上的截面为如图21中的(b)所示的阶形流道截面。
226.作为另一个示例，开口46的通道在长度方向上的截面为如图21中的(c)所示的流线型流道截面。
227.可选地，开口46的通道在长度方向上的截面还可以设计为其他可行的形状或图样，只要能够使得开口46的通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该开口46所需尺寸的结构即可。
228.作为再一个示例，开口46的通道在宽度方向上的截面为台阶形流道截面或流线型
流道截面(图中未示出)。
229.在壳体41一体成型的情况下，例如，在如图4、图10、图11、图12或图13所示的情形下，可以通过壳体模具，形成通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至开口46所需尺寸的结构的开口46。
230.在壳体41包括可分离的多个部分的情况下，例如，在如图14、图15、图17、图18或图19所示的情形下，可以通过在相邻两个部分的对接面上设置台阶形结构，来形成通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至开口46所需尺寸的结构的开口46。
231.例如，在上文如图14、图15、图17、图18或图19所示的实施例中，第一部分411与第二部分412之间的对接面在物料流出方向上可以具有台阶形结构，以使得开口46的通道为沿物料流出方向截面逐渐收缩至该开口46所需尺寸的结构。
232.以图18、图18或图19所示的实施例为例，第一部分411的对接面4112a具有沿物料流出方向上的台阶形结构，如图22所示，对接面4112a包括上台阶面41121a与下台阶面41122a；第二部分412的对接面4122a具有沿物料流出方向的台阶形结构，如图22所示，对接面4122a包括上台阶面41221a与下台阶面41222a。这样，第一部分411与第二部分412对接形成的开口46(1)的通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该开口46所需宽度的结构，如图23所示。在本例中，开口46(1)的通道在长度方向的截面为如图21中的(b)所示的多边形。
233.如前文描述，3d打印挤出物料通常为高粘度物质，出料口48的挤出通道的长度会对物料挤出造成很大阻力，这会降低打印成形效率，也会提高打印成本，使打印过程不经济。
234.在设备4中，开口46的通道的长度决定了出料口48的挤出通道的长度，且开口46的通道通常具有一定的长度。因此，开口46的通道的长度会对物料挤出造成很大阻力，当开口46的宽度较小时尤甚。
235.在实施例中，开口46的通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至该开口46所需宽度的结构，从而使得出料口的通道为沿物料流动方向截面逐渐收缩至出料口所需宽度的结构，这可以有效减少物料挤出的阻力，从而有利于提高打印成形的效率。此外，因为可以减少物料挤出的阻力，因此可以降低对物料输送系统的输送功率的要求，从而可以降低打印成本。
236.下文详细描述遮挡部47与开口46之间的遮挡关系的改变方式。
237.作为一个示例，可以将遮挡部47(或遮挡部47的侧壁)与圆柱形内腔45的配合关系设置为间隙配合，并将遮挡部47的外端面471设置为坡面(坡面的实现方式可以参见图27)。由于遮挡部47的外端面471设置为坡面，遮挡部47的侧壁沿旋轴42的轴向长度不相等(或连续变化)。
238.遮挡部47的形状和结构的上述设置方式可以使得遮挡部47能够原地自由旋转，并在原地旋转过程中，遮挡部47仍可以改变其遮挡开口46的区域的大小。这种实现方式的优点在于输料通道49的总体积保持不变，更利于对出料口48的物料挤出量的控制。
239.遮挡部47与圆柱形内腔45之间的间隙应当设置得尽可能小，使得打印物料不被挤入或较少挤入该间隙。
240.随着旋轴42的旋转，遮挡部47的不同部位处于开口46上方。由于遮挡部47的不同部位沿轴向的长度不同，因此，当遮挡部47的不同部位遮挡在开口46的上方时，该开口46中
的被遮挡区域也会发生变化，从而可以改变开口46中的被遮挡部47遮挡的区域。
241.为了便于描述，可以将遮挡部47沿轴向最短的部位(如图27中的位置a对应的部位)称为遮挡部47的最低遮挡部位，并将遮挡部47沿轴向最长的部位(如图27中的位置b对应的部位)称为遮挡部47的最高遮挡部位。假设旋轴42采用如图5所示的双旋轴方案，则可以对遮挡部47的外端面471进行设计，使得遮挡部47的最低遮挡部位旋转至开口46的上方时，开口46不被遮挡，处于完全打开的状态；当遮挡部47的最高遮挡部位旋转至开口46的上方时，开口46的一半被遮挡。这样一来，当旋轴421、422的遮挡部47的最高遮挡部位均旋转至开口46的上方时，开口46就基本上被完全遮挡，从而使得出料口48的长度可以在0至开口46的长度之间连续变化。
242.又如，假设旋轴42采用如图25所示的单旋轴方案，则可以对遮挡部47的外端面471进行设计，使得遮挡部47的最低遮挡部位旋转至开口46的上方时，开口46不被遮挡，处于完全打开的状态；当遮挡部47的最高遮挡部位旋转至开口46的上方时，开口46基本上被完全遮挡，从而使得出料口48的长度可以在0至开口46的长度之间连续变化。
243.图27示出的螺旋坡面仅是坡面的一种可能的实现方式，本技术实施例不限于此，遮挡部47的外端面471还可以其他类型的坡面，如斜坡平面或带有一些弧度的斜坡曲面。
244.为了能够确保出料口48可以被紧密封闭，参见图28，可以在坡面471的顶部设置一段与圆柱形内腔45的轴线垂直的平面472。
245.当旋轴42采用如图5所示的双旋轴方案时，由于两个旋轴421、422的坡面471的顶部均具有平面472，因此，两个旋轴421、422的顶部可以紧密贴合在一起，以实现出料口48的有效闭合和可靠密封。当旋轴42采用如图25所示的单旋轴方案时，坡面471的顶部的平面472可以与圆柱形内腔45的端部紧密贴合在一起，以实现出料口48的有效闭合和可靠密封。
246.可选地，如图27所示，遮挡部47可以具有圆柱形侧壁473围成的中空区域474。遮挡部47的这种设计方式一方面可以节省材料，另一方面可以尽量减少遮挡部47的外端面对物料流动状态的扰乱，从而使得出料口48的物料挤出量更容易控制。
247.作为另一个示例，遮挡部47可以与圆柱形内腔45螺纹连接。旋轴42在旋转时，遮挡部47可以基于螺纹沿旋轴42的轴向方向移动，从而对开口46进行连续遮挡，达到连续调节出料口48长度的目的。
248.作为又一个示例，遮挡部47可以与圆柱形内腔45间隙配合。旋轴42具有位于圆柱形内腔45外部的螺纹连接部，该螺纹连接部可以与传动装置通过螺纹配合在一起，从而推动遮挡部47沿轴向移动，达到连续调节出料口48的目的。
249.本技术实施例对进料口43的位置或布置方式不做具体限定，只要能够与输料通道49连通即可。下面给出进料口43的几种可能的布置方式。
250.作为一个示例，如图5、图24-26所示，可以将进料口43设置在壳体41上。例如可以设置在壳体41的顶部。
251.作为另一个示例，如图29所示，可以将旋轴42设置为中空旋轴，并将该旋轴42的中空通道设置为进料口43。应理解，图29是以双旋轴方案为例进行说明的，单旋轴方案同样可以采用类似的设计，即将单旋轴42设置为中空旋轴，并将单旋轴42的中空通道设置为进料口43。
252.可选地，进料口43和/或输料通道49的内部和/或端面可以采用圆弧过渡。实际上，
只要是进料口43和输料通道49的物料流经路线上的任一拐弯处均可采用圆弧过渡。这样可以使得物料尽量顺畅地流向出料口48，避免物料堆积在设备4的内部，方便设备的清洗。例如，如果采用旋轴的中空通道作为进料口43，参见图30，可以在旋轴42的中空通道的内部(如内部的拐弯处475)和/或端部采用圆弧过渡。
253.如图31所示，设备4还可包括送料装置410。该送料装置410可与进料口43相连。驱动装置44还可用于对送料装置410进行驱动，使得出料口48的物料挤出量与出料口的长度相匹配。
254.该送料装置410可以是如图31中的(a)所示的螺杆式送料装置，也可以是如图31中的(b)所示的气压式送料装置，还可以是如图31中的(c)所示的活塞式送料装置。
255.在送料装置410为螺杆式送料装置的情况下，可以通过驱动装置44调整螺杆的转速，从而控制出料口48的物料挤出量；在送料装置410为气压式送料装置的情况下，可以通过调整作用在物料液面上的压力来控制出料口48的物料挤出量；在送料装置410为活塞式送进装置的情况下，可以通过驱动装置44调整活塞在活塞筒状的进料口中的运动速度，从而控制出料口48的物料挤出量。
256.出料口48的物料挤出量与出料口48的长度相匹配指的是出料口48的物料挤出量与出料口48的长度成正比变化。
257.实际打印时，可以根据出料口48的长度确定物料挤出量。然后，可以控制送料装置410的物料送进量，使得物料送进量与物料挤出量相等。
258.图32是本技术实施例提供的用于3d打印的设备的控制方法的示意性流程图。该用于3d打印的设备可以是上文提及的设备4。该控制方法可以由上文提及的控制装置执行。因此，未详细描述的部分可以参见上文。
259.具体地，该用于3d打印的设备可以包括：壳体，壳体的内表面形成圆柱形内腔，壳体上设置有多个沿圆柱形内腔的轴向延伸的开口，多个开口中不同开口的宽度不同；旋轴，具有设置在其轴端的遮挡部，遮挡部位于圆柱形内腔中，以对开口中的区域进行遮挡，开口中的未被遮挡部遮挡的区域形成出料口，旋轴可绕圆柱形内腔的轴线旋转，壳体可相对旋轴运动；进料口，与遮挡部的外端面和壳体的内表面围成的输料通道连通。
260.图32的控制方法可以包括步骤s3210与步骤s3220。
261.步骤s3210，控制壳体相对旋轴运动，以使得多个开口中不同的开口被遮挡部进行遮挡以形成出料口。
262.步骤s3220：控制旋轴绕圆柱形内腔的轴线旋转，以连续改变遮挡部遮挡开口的区域，从而连续改变出料口的长度。
263.可选地，开口为尺寸可调的开口；该方法还包括步骤s3230。
264.步骤s3230，调节开口的尺寸，以使得开口的长度与开口中未被遮挡部遮挡的区域的长度相同。
265.可选地，壳体包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分沿轴向可相对滑动；步骤s3230可以包括：控制第一部分和第二部分沿轴向相对滑动，以使得开口的长度与开口中未被遮挡部遮挡的区域的长度相同。
266.可选地，多个开口沿圆柱形内腔的轴向排布；步骤s3210可以包括：控制壳体沿圆柱形内腔的轴向平移。
267.例如，多个开口的排布方式如图4、图10、图14、图15或图16所示。
268.可选地，多个开口沿圆柱形内腔的圆周方向排布；步骤s3210可以包括：控制壳体绕圆柱形内腔的轴线旋转。
269.例如，多个开口的排布方式如图11、图12、图13、图17、图18、图19或图20所示。
270.可选地，步骤s3220可以包括：控制旋轴绕圆柱形内腔的轴线旋转，使得出料口的长度与待打印层的目标打印区域的截面轮廓线的截线长度相匹配，其中目标打印区域为待打印层的部分或全部打印区域。
271.可选地，步骤s3220可以包括：控制旋轴绕圆柱形内腔的轴线旋转，使得用于限定出料口的长度的两端在竖直方向上与目标打印区域的截面轮廓线对准。
272.可选地，图32的方法还可包括：控制壳体和打印平台之间的相对移动，使得用于限定出料口的长度的两端在竖直方向上与目标打印区域的截面轮廓线对准。
273.可选地，图32的方法还可包括：当待打印层的截面轮廓线的最长截线的长度小于或等于出料口的最大长度时，将待打印层的全部打印区域确定为目标打印区域；当待打印层的截面轮廓线的最长截线的长度大于出料口的最大长度时，将待打印层的全部打印区域划分成多个目标打印区域。
274.可选地，图32的方法还可包括：控制出料口的物料挤出量，使得出料口的物料挤出量与出料口的长度相匹配。
275.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其他任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如数字视频光盘(digital video disc，dvd))、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，ssd))等。
276.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
277.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或
讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
278.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
279.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
280.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。