大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法
技术领域
1.本发明涉及3d打印领域，具体涉及一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法。
背景技术：
2.3d打印已经面世近40年，应用越来越广泛，进入到快速原型，工装夹治具及最终产品的应用领域，其实非金属打印发展迅速，尤其以高分子材料3d打印为主要的发展方向。
3.但是，很多产品，包括汽车零部件，航空用模具，家具，建筑产品大多数为大尺寸(500mm以上)，打印中的温度变化导致产品变形严重，具体来说是高分子材料在室温及熔融温度下的体积变化，以及打印层与层之间的温度差导致收缩力，引起了形变。大大阻碍了应用的发展。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，重新设计打印路径及补偿高分子材料3d打印过程中的材料变形，不是阻止和消除形变，而是补偿形变，以实现大尺寸高分子材料的精准3d打印。
5.本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，通过重新设计打印路径：在第一层的打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。
6.进一步的，生成第一层和第二层的打印路径后，再分别将各自的补偿部分添加到整体的打印路径中。
7.进一步的，所述补偿部分是基于第一层的向外凸起的形状，即向外补偿，补偿部分的向外凸起位于第一层和第二层之间。
8.进一步的，所述方法还包括在打印第二层移动滚轮之前，将滚轮定位在第一层补偿部分对齐的位置，而并不是与第一层对齐。
9.进一步的，所述方法还包括将滚轮定位在与补偿部分对齐的位置，以便滚轮的中心与补偿部分的一部分重叠，而该部分相对于第一层具有明显的偏差。
10.进一步的，所述补偿部分的位置基于第一层和第二层的相对位置和相对角度。
11.进一步的，所述补偿部分的形状是基于第一层和第二层相对的位置和方向来确定变化的角度。
12.进一步的，所述补偿部分连接打印路径的第一层和第二层，其中补偿部分包括基于第一层的补偿和基于第二层的补偿，第一层和第二层之间的新增补偿部分由喷嘴和滚轮
一起打印。
13.与现有技术相比，本发明一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法的有益效果是：通过重新设计打印路径和补偿高分子材料在温度变化时的材料变形，实现了大尺寸高分子材料的精准3d打印。
具体实施方式
14.大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，通过重新设计打印路径：在第一层打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。
15.其中，生成第一层和第二层的打印路径后，再分别将各自的补偿部分添加到整体的打印路径中。
16.其中，补偿部分是基于第一层的向外凸起的形状，即向外补偿，补偿部分的向外凸起位于第一层和第二层之间。
17.其中，方法还包括在打印第二层移动滚轮之前，将滚轮定位在第一层补偿部分对齐的位置，而并不是与第一层对齐。
18.其中，方法还包括将滚轮定位在与补偿部分对齐的位置，以便滚轮的中心与补偿部分的一部分重叠，而该部分相对于第一层具有明显的偏差。
19.其中，补偿部分的位置基于第一层和第二层的相对位置和相对角度。
20.其中，补偿部分的形状是基于第一层和第二层相对的位置和方向来确定变化的角度。
21.其中，补偿部分连接打印路径的第一层和第二层，其中补偿部分包括基于第一层的补偿和基于第二层的补偿(针对第一层的第二层补偿)，第一层和第二层之间的新增补偿部分由喷嘴和滚轮一起打印。
22.本发明的原理是补偿高分子材料在温度变化时的材料变形：打印过程中由于温度变化和打印过程中滚轮导致的预期材料变形，我们通过在打印程序中引入轻微的补偿来实现，即我们在材料在预期向外变形的相反方向补偿打印。这是通过在打印路径中添加一个变量来实现的，打印路径因此稍微向反方向(变形的反方向)转移。当材料向内变形时，材料与滚轮接触，材料向内变形并固定在打印路径中的适当位置，变形将不会出现。我们通过不同形状，不同材料的反复测试，将补偿的变量编程代码添加到打印路径的位置和挤出量中。当打印路径由计算机辅助生成打印路径后，代码可以自动添加。也可以通过手动修改程序来添加程序修改。
23.本发明通过重新设计打印路径和补偿高分子材料在温度变化时的材料变形，实现了大尺寸高分子材料的精准3d打印。
24.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将
实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
25.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：
1.大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：通过重新设计打印路径：在第一层的打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。2.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：生成第一层和第二层的打印路径后，再分别将各自的补偿部分添加到整体的打印路径中。3.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分是基于第一层的向外凸起的形状，即向外补偿，补偿部分的向外凸起位于第一层和第二层之间。4.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述方法还包括在打印第二层移动滚轮之前，将滚轮定位在第一层补偿部分对齐的位置，而并不是与第一层对齐。5.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述方法还包括将滚轮定位在与补偿部分对齐的位置，以便滚轮的中心与补偿部分的一部分重叠，而该部分相对于第一层具有明显的偏差。6.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分的位置基于第一层和第二层的相对位置和相对角度。7.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分的形状是基于第一层和第二层相对的位置和方向来确定变化的角度。8.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分连接打印路径的第一层和第二层，其中补偿部分包括基于第一层的补偿和基于第二层的补偿，第一层和第二层之间的新增补偿部分由喷嘴和滚轮一起打印。
技术总结
本发明一种大尺寸高分子材料3D打印材料变形的控制方法，通过重新设计打印路径：在第一层的打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。本发明通过重新设计打印路径和补偿高分子材料在温度变化时的材料变形，实现了大尺寸高分子材料的精准3D打印。大尺寸高分子材料的精准3D打印。
技术研发人员：袁小虎 陆惠 姚志坚
受保护的技术使用者：苏州研拓自动化科技有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/5
技术领域
1.本发明涉及3d打印领域，具体涉及一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法。
背景技术：
2.3d打印已经面世近40年，应用越来越广泛，进入到快速原型，工装夹治具及最终产品的应用领域，其实非金属打印发展迅速，尤其以高分子材料3d打印为主要的发展方向。
3.但是，很多产品，包括汽车零部件，航空用模具，家具，建筑产品大多数为大尺寸(500mm以上)，打印中的温度变化导致产品变形严重，具体来说是高分子材料在室温及熔融温度下的体积变化，以及打印层与层之间的温度差导致收缩力，引起了形变。大大阻碍了应用的发展。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，重新设计打印路径及补偿高分子材料3d打印过程中的材料变形，不是阻止和消除形变，而是补偿形变，以实现大尺寸高分子材料的精准3d打印。
5.本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，通过重新设计打印路径：在第一层的打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。
6.进一步的，生成第一层和第二层的打印路径后，再分别将各自的补偿部分添加到整体的打印路径中。
7.进一步的，所述补偿部分是基于第一层的向外凸起的形状，即向外补偿，补偿部分的向外凸起位于第一层和第二层之间。
8.进一步的，所述方法还包括在打印第二层移动滚轮之前，将滚轮定位在第一层补偿部分对齐的位置，而并不是与第一层对齐。
9.进一步的，所述方法还包括将滚轮定位在与补偿部分对齐的位置，以便滚轮的中心与补偿部分的一部分重叠，而该部分相对于第一层具有明显的偏差。
10.进一步的，所述补偿部分的位置基于第一层和第二层的相对位置和相对角度。
11.进一步的，所述补偿部分的形状是基于第一层和第二层相对的位置和方向来确定变化的角度。
12.进一步的，所述补偿部分连接打印路径的第一层和第二层，其中补偿部分包括基于第一层的补偿和基于第二层的补偿，第一层和第二层之间的新增补偿部分由喷嘴和滚轮
一起打印。
13.与现有技术相比，本发明一种大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法的有益效果是：通过重新设计打印路径和补偿高分子材料在温度变化时的材料变形，实现了大尺寸高分子材料的精准3d打印。
具体实施方式
14.大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，通过重新设计打印路径：在第一层打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。
15.其中，生成第一层和第二层的打印路径后，再分别将各自的补偿部分添加到整体的打印路径中。
16.其中，补偿部分是基于第一层的向外凸起的形状，即向外补偿，补偿部分的向外凸起位于第一层和第二层之间。
17.其中，方法还包括在打印第二层移动滚轮之前，将滚轮定位在第一层补偿部分对齐的位置，而并不是与第一层对齐。
18.其中，方法还包括将滚轮定位在与补偿部分对齐的位置，以便滚轮的中心与补偿部分的一部分重叠，而该部分相对于第一层具有明显的偏差。
19.其中，补偿部分的位置基于第一层和第二层的相对位置和相对角度。
20.其中，补偿部分的形状是基于第一层和第二层相对的位置和方向来确定变化的角度。
21.其中，补偿部分连接打印路径的第一层和第二层，其中补偿部分包括基于第一层的补偿和基于第二层的补偿(针对第一层的第二层补偿)，第一层和第二层之间的新增补偿部分由喷嘴和滚轮一起打印。
22.本发明的原理是补偿高分子材料在温度变化时的材料变形：打印过程中由于温度变化和打印过程中滚轮导致的预期材料变形，我们通过在打印程序中引入轻微的补偿来实现，即我们在材料在预期向外变形的相反方向补偿打印。这是通过在打印路径中添加一个变量来实现的，打印路径因此稍微向反方向(变形的反方向)转移。当材料向内变形时，材料与滚轮接触，材料向内变形并固定在打印路径中的适当位置，变形将不会出现。我们通过不同形状，不同材料的反复测试，将补偿的变量编程代码添加到打印路径的位置和挤出量中。当打印路径由计算机辅助生成打印路径后，代码可以自动添加。也可以通过手动修改程序来添加程序修改。
23.本发明通过重新设计打印路径和补偿高分子材料在温度变化时的材料变形，实现了大尺寸高分子材料的精准3d打印。
24.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将
实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
25.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：
1.大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：通过重新设计打印路径：在第一层的打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。2.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：生成第一层和第二层的打印路径后，再分别将各自的补偿部分添加到整体的打印路径中。3.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分是基于第一层的向外凸起的形状，即向外补偿，补偿部分的向外凸起位于第一层和第二层之间。4.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述方法还包括在打印第二层移动滚轮之前，将滚轮定位在第一层补偿部分对齐的位置，而并不是与第一层对齐。5.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述方法还包括将滚轮定位在与补偿部分对齐的位置，以便滚轮的中心与补偿部分的一部分重叠，而该部分相对于第一层具有明显的偏差。6.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分的位置基于第一层和第二层的相对位置和相对角度。7.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分的形状是基于第一层和第二层相对的位置和方向来确定变化的角度。8.根据权利要求1所述的大尺寸高分子材料3d打印材料变形的控制方法，其特征在于：所述补偿部分连接打印路径的第一层和第二层，其中补偿部分包括基于第一层的补偿和基于第二层的补偿，第一层和第二层之间的新增补偿部分由喷嘴和滚轮一起打印。
技术总结
本发明一种大尺寸高分子材料3D打印材料变形的控制方法，通过重新设计打印路径：在第一层的打印路径上移动打印机喷嘴，在打印路径方向改变之前转移该喷嘴以形成挤出补偿，以便补偿打印路径的方向改变；即在现有的打印路径上添加额外生成的补偿部分，该打印路径包括相对于第一层的补偿部分；根据打印路径的第一层移动喷嘴和滚轮，同时用喷嘴打印；根据补偿来移动喷嘴和滚轮，同时在打印路径的第二层上打印；并将喷嘴和滚轮配合，以沿着第一层的补偿部分向第二层移动，完成第一层和第二层的层间打印和结合。本发明通过重新设计打印路径和补偿高分子材料在温度变化时的材料变形，实现了大尺寸高分子材料的精准3D打印。大尺寸高分子材料的精准3D打印。
技术研发人员：袁小虎 陆惠 姚志坚
受保护的技术使用者：苏州研拓自动化科技有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/5
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