СИСТЕМА И СПОСОБ 3D-ПЕЧАТИ И КОМБИНИРОВАННЫЙ СПОСОБ 3D-ПЕЧАТИ
SYSTEM AND METHOD FOR 3D PRINTING AND COMBINED METHOD FOR 3D PRINTING

[0001] По данной заявке испрашивается приоритет по заявке на патент Китая № 201711032220.2, озаглавленной «3DP METHOD COMBINING STAGGERED-BY-LAYER PRINTING AND IN-LAYER PATTERN SEGMENTATION», поданной 30 октября 2017 г. в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая, и заявке на патент Китая № 201711035710.8, озаглавленный «STAGGERED 3DP METHOD», поданной в тот же день в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая, каждая из которых включена в настоящий документ в качестве ссылки в полном объеме.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее изобретение относится к области технологий трехмерной (3D) печати, в частности к способу трехмерной печати (3DP), системе 3DP и комбинированному способу 3DP, сочетающему в себе печать со ступенчатым сдвигом и с послойной сегментацией шаблона.
Уровень техники
[0003] В технологии струйной трехмерной печати (3DP) связующим веществом печатающая головка перемещается в соответствии с двумерными данными поперечного сечения модели и выборочно выпускает струей связующее вещество в соответствующих положениях, чтобы в конце концов сформировать слой под управлением компьютера. После связывания каждого слоя формующий цилиндр опускается на расстояние, равное толщине одного слоя, и подающий порошок цилиндр поднимается на определенную высоту, чтобы вытолкнуть еще порошка, при этом порошок выталкивается в формующий цилиндр, выравнивается и уплотняется раскатывающим порошок валиком. Вышеописанный процесс повторяется до тех пор, пока весь объект не будет склеен. В вышеописанном процессе, если некоторые отверстия для создания струй печатающей головки закупорены или повреждены, в течение всего процесса печати будут образовываться пустые участки, на которые не может быть распылено связующее вещество. Накопление пустых участков в нескольких слоях приведет к наличию поврежденного участка в напечатанной модели, поэтому напечатанная модель не сможет быть сформирована полностью. Если возникает такая проблема, необходимо вовремя выключить и отремонтировать принтер или заменить печатающую головку, что увеличивает затраты и продлевает производственный цикл.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
0004] Чтобы решить проблемы, связанные с пустыми и поврежденными слоями при печати, вызванными несколькими закупоренным отверстиями для создания струй печатающей головки в традиционной 3DP технологии, в соответствии с настоящим раскрытием предложены способ 3D печати со ступенчатым сдвигом и система 3D печати со ступенчатым сдвигом для чередования рабочих положений каждого отверстия для создания струй печатающей головки при послойной печати и, таким образом, чередования положений закупоренного отверстия для создания струй, соответствующих двум прилегающим слоям, не допуская появления поврежденных участков при печати. В соответствии с настоящим раскрытием дополнительно предлагается комбинированный способ 3D печати, чтобы преодолеть проблему традиционной 3DP технологии, при которой из-за нескольких закупоренных отверстий для создания струй печатающей головки могут возникать поврежденные участки и при которой на эффективность печати может повлиять тот факт, что печатающая головка не перемещается быстро в пустых областях шаблона во время печати.
[0005] Чтобы достичь цели настоящего раскрытия, предложен способ 3D печати со ступенчатым сдвигом. В этом способе несколько отверстий для создания струй на двух сторонах печатающей головки вдоль направления ширины печатающей головки циклически закрываются и открываются при послойном распределении порошка и в процессе печати, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй на прилегающих слоях в области печати чередуются друг с другом.
[0006] При способе печати со ступенчатым сдвигом в соответствии с настоящим раскрытием несколько отверстий для создания струи на двух сторонах печатающей головки вдоль направления ширины печатающей головки циклически закрываются и открываются, так что места наведения струй от каждого отверстие для создания струи на прилегающих слоях в области печати чередуются друг с другом. В случае, когда несколько отверстий для создания струй печатающей головки закупорены, места наведения струй нескольких закупоренных отверстий для создания струи в прилегающих слоях чередуются друг с другом. Отсутствие струи связующего вещества на одном слое из-за нескольких закупоренных отверстий для создания струи не вызовет проблемы поврежденных участков внутри напечатанной модели, а также для нескольких разрозненных закупоренных отверстий для создания струи, поскольку соответствующие места наведения струй чередуются друг с другом при печати каждого слоя, проблема поврежденных участков на напечатанной модели также не возникнет, решая тем самым проблему, заключающуюся в том, что печатающая головка не может продолжать печать из-за нескольких закупоренных отверстий для создания струи, повышая эффективность 3DP и снижая стоимость обслуживания печатающей головки.
[0007] Для того, чтобы дальше продвинуться к цели настоящего раскрытия и для осуществления струйной печати, отверстия для создания струй, расположенные вдоль направления ширины печатающей головки, разделяются на переднюю закрытую область, заднюю закрытую область и открытую область между передней закрытой областью и задней закрытой областью. В процессе послойной печати отверстия для создания струй в задней закрытой области открываются исходя из принципа послойности, а отверстия для создания струй в передней закрытой области закрываются исходя из принципа послойности, так что отверстия для создания струй на переднем конце и заднем конце открытой области циклически закрываются и открываются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, чтобы сохранить ширину открытой области неизменной при печати всех слоев. В способе печати в соответствии с настоящим раскрытием, отверстия для создания струй на переднем конце и заднем конце открытой области печатающей головки закрываются и открываются попеременно исходя из принципа послойности, и ширина открытой области остается неизменной, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй печатающей головки в прилегающих слоях всегда чередуются друг с другом в процессе послойной печати.
[0008] Способ 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию может включать в себя:
этап 1, установка ширины передней закрытой области вдоль направления ширины печатающей головки на ноль, установка ширины задней закрытой области на максимальную ширину, выравнивание открытой области печатающей головки по области печати платформы для печати, распределение слоя порошка по платформе для печати с помощью распределяющего порошок устройства, активация отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 2, открытие определенного количества отверстий для создания струй в задней закрытой области, которые находятся близко к открытой области, закрытие отверстий для создания струй на переднем конце открытой области, которые занимают такую же ширину, что и определенное количество отверстий для создания струй, для формирования передней закрытой области с неизменной шириной открытой области, перемещение печатающей головки в положение, в котором открытая область выровнена по области печати платформы для печати, активация, после распределения слоя порошка в области печати, отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения для текущего слоя, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 3, открытие определенного количества отверстий для создания струй в задней закрытой области, которые снова находятся близко к открытой области, закрытие отверстий для создания струй в печатающей головке, которые находятся близко к передней закрытой области и занимают такую же ширину, что и определенное количество отверстий для создания струй, затем перемещение печатающей головки, чтобы выровнять открытую область по области печати, активация, после распределения слоя порошка в области печати, отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения для текущего слоя, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 4, итерационное повторение этапа 3 до тех пор, пока все отверстия для создания струй в задней закрытой области печатающей головки будут открыты, а ширина передней закрытой области равна ширине задней закрытой области на этапе 1, перемещение печатающей головки, чтобы выровнять открытую область с областью печати, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после распределения порошка и завершения печати текущего слоя, причем в этот момент завершается цикл использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки; и
этап 5, восстановление печатающей головки до состояния этапа 1 для выполнения печати в следующем цикле использования со ступенчатым сдвигом отверстий для создания струй, до тех пор, пока не будет завершена 3D печать изделия.
[0009] Способ 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию может включать в себя:
этап 1, установка ширины передней закрытой области вдоль направления ширины печатающей головки на ноль, установка ширины задней закрытой области на максимальную ширину, выравнивание открытой области печатающей головки по области печати платформы для печати, распределение слоя порошка по платформе для печати с помощью распределяющего порошок устройства, активация отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 2, открытие определенного количества отверстий для создания струй в задней закрытой области, которые находятся близко к открытой области, закрытие отверстий для создания струй на переднем конце открытой области, которые занимают такую же ширину, что и определенное количество отверстий для создания струй, для формирования передней закрытой области с неизменной шириной открытой области, перемещение печатающей головки в положение, в котором открытая область выровнена по области печати платформы для печати, активация, после распределения слоя порошка в области печати, отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения для текущего слоя, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 3, открытие определенного количества отверстий для создания струй в задней закрытой области, которые снова находятся близко к открытой области, закрытие отверстий для создания струй в печатающей головке, которые находятся близко к передней закрытой области и занимают такую же ширину, что и определенное количество отверстий для создания струй, затем перемещение печатающей головки, чтобы выровнять открытую область по области печати, активация, после распределения слоя порошка в области печати, отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения для текущего слоя, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 4, итерационное повторение этапа 3 до тех пор, пока все отверстия для создания струй в задней закрытой области печатающей головки будут открыты, а ширина передней закрытой области равна ширине задней закрытой области на этапе 1, перемещение печатающей головки, чтобы выровнять открытую область с областью печати, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после распределения порошка и завершения печати текущего слоя, причем в этот момент завершается цикл прямого использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки;
этап 5, открытие определенного количества отверстий для создания струй в передней закрытой области печатающей головки, которые находятся близко к открытой области, где ширина задней закрытой области вдоль направления ширины печатающей головки равна нулю, а ширина передней закрытой области вдоль направления ширины печатающей головки является максимальной шириной после выполнения этапа 4, закрытие отверстий для создания струй на заднем конце открытой области, которые занимают такую же ширину, что и определенное количество отверстий для создания струй, чтобы образовать заднюю закрытую область с неизменной шириной открытой области, перемещение печатающей головки в положение, в котором открытая область выровнена по области печати платформы для печати, активация, после распределения слоя порошка в области печати, отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения для текущего слоя, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 6, открытие определенного количества отверстий для создания струй в передней закрытой области, которые снова находятся близко к открытой области, закрытие отверстий для создания струй в печатающей головке, которые находятся близко к задней закрытой области и занимают такую же ширину, что и определенное количество отверстий для создания струй, затем перемещение печатающей головки, чтобы выровнять открытую область по области печати, активация, после распределения слоя порошка в области печати, отверстий для создания струй в открытой области печатающей головки для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения для текущего слоя, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя;
этап 7, итерационное повторение этапа 6 до тех пор, пока все отверстия для создания струй в передней закрытой области печатающей головки будут открыты, а ширина задней закрытой области равна нулю, перемещение печатающей головки, чтобы выровнять открытую область с областью печати, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после распределения порошка и завершения печати текущего слоя, причем в этот момент завершается цикл обратного использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки; и
этап 8, повторение этапов с 1 до 7 для выполнения печати в следующем цикле использования со ступенчатым сдвигом отверстий для создания струй, до тех пор, пока не будет завершена 3D печать изделия.
[0010] С помощью описанного выше способа 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию, завершается 3D печать изделия. При послойной печати изделия некоторые отверстия для создания струй печатающей головки циклически открываются и закрываются, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй на разных слоях чередуются друг с другом, и пустые области, на которые не может быть выпущена струя связующего вещества, эффективно заполняются, что увеличивает срок службы печатающей головки, снижает затраты и повышает эффективность печати.
[0011] Кроме того, сумма ширин передней закрытой области и задней закрытой области печатающей головки составляет от 5% до 40% от общей ширины печатающей головки.
[0012] Кроме того, сумма ширин передней закрытой области и задней закрытой области печатающей головки составляет 7-10% от общей ширины печатающей головки.
[0013] Кроме того, ширины передней закрытой области и задней закрытой области печатающей головки изменяются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, а ширины двух закрытых областей увеличиваются или уменьшаются от нуля до максимальной ширины исходя из принципа послойности.
[0014] Предложена система 3D печати со ступенчатым сдвигом. В системе несколько отверстий для создания струй расположены на двух сторонах печатающей головки вдоль ширины и закрываются и открываются циклически, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй на прилегающих слоях в области печати чередуются друг с другом при послойном распределении порошка и процессе печати.
[0015] Кроме того, для осуществления струйной печати отверстия для создания струй, расположенные вдоль направления ширины печатающей головки, разделяются на переднюю закрытую область, заднюю закрытую область и открытую область между передней закрытой областью и задней закрытой областью и для выполнения струйной печати. В процессе послойной печати отверстия для создания струй в задней закрытой области открываются исходя из принципа послойности, а отверстия для создания струй в передней закрытой области закрываются исходя из принципа послойности, так что отверстия для создания струй на переднем конце и заднем конце открытой области циклически закрываются и открываются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, чтобы сохранить ширину открытой области неизменной при печати всех слоев.
[0016] Кроме того, сумма ширин передней закрытой области и задней закрытой области печатающей головки составляет от 5% до 40% от всей ширины печатающей головки.
[0017] Кроме того, сумма ширин передней закрытой области и задней закрытой области печатающей головки составляет 7-10% от общей ширины печатающей головки.
[0018] Кроме того, ширины передней закрытой области и задней закрытой области печатающей головки изменяются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, а ширины двух закрытых областей увеличиваются или уменьшаются от нуля до максимальной ширины исходя из принципа послойности.
[0019] Комбинированный способ 3D печати включает в себя:
этап 1, считывание файла данных с информацией о трехмерной модели, подлежащей печати, загрузку информации для печати и анализ информации о слоях трехмерной модели для получения общего числа N слоев;
этап 2, проверка печатных слоев, включающая в себя: загрузку текущего печатного слоя, определение того, меньше ли серийный номер i текущего печатного слоя чем общее число N слоев, выход, если i больше N, то есть, в случае «ЛОЖЬ», процесс печати останавливается и переходит в случае, если i меньше или равно N, то есть, в случае «ИСТИНА», к этапу 3 для исполнения текущего процесса печати;
этап 3, загрузка параметра печати, определяющего ступенчатый сдвиг, для печатающей головки и определение для текущего слоя ширины печати, а также количества и положений открываемых и закрываемых отверстий для создания струй на печатающей головке;
этап 4, деление печатного шаблона текущего слоя на M замкнутых шаблонов по ширине печати печатающей головки и определение направления печати и траектории прохода печатающей головки на основе информации о распределении M замкнутых шаблонов;
этап 5, проверка текущего шаблона, включающая в себя:
загрузка текущего печатного шаблона j текущего слоя, определение, меньше ли серийный номер j текущего печатного шаблона, чем общее количество M замкнутых шаблонов текущего слоя, завершение в случае, если j больше, чем M, то есть в случае «ЛОЖЬ», печать текущего слоя и возврат к этапу 2 чтобы выполнить печать (i+1)-го слоя, и переход в случае, если j меньше или равно M, то есть в случае «ИСТИНА», к этапу 6, чтобы выполнить программу печати текущего шаблона;
этап 6, загрузка программы печати j-го шаблона текущего слоя, загрузка информации для печати на основе режима печати, соответствующего j-му шаблону, и отправка команды печати на сервер печати для выполнения печати текущего шаблона; и
этап 7, загрузка (j+1)-ого шаблона текущего слоя после печати j-го шаблона и возврат к этапу 5.
[0020] В способе согласно настоящему раскрытию при печати слоев печатающая головка работает ступенчатым образом исходя из принципа послойности так, что места наведения струй от одного и того же отверстия для создания струй на прилегающих слоя чередуются друг с другом, избегая дефектов поврежденных участков внутри напечатанной модели, вызванных невозможностью вовремя восстановить несколько закупоренных или неисправных отверстий для создания струи. При печати каждого слоя весь шаблон слоя делится на несколько шаблонов, которые должны быть напечатаны отдельно по ширине печати, и траектория прохода печатающей головки рассчитывается заново, чтобы осуществить быстрое перемещение печатающей головки в пустых областях печатного шаблона каждого слоя, тем самым повышая эффективность печати. Таким образом, посредством иерархической печати со ступенчатым сдвигом печатающей головки и выполнения печати после разделения печатного шаблона каждого слоя и повторного расчета траектории печати в соответствии с настоящим раскрытием, можно добиться эффективной и быстрой печати, избегая дефекта поврежденных участков из-за несколько закупоренных отверстий для создания струи в печатающей головке, что снижает затраты на обслуживание печатающей головки и увеличивает срок службы печатающей головки.
[0021] Чтобы далее реализовать процесс печати со ступенчатым сдвигом, выполняемый печатающей головкой согласно настоящему раскрытию, параметр печати, определяющий ступенчатый сдвиг, для печатающей головки на этапе 3 определяется следующим образом: места наведения струй для каждого отверстия для создания струй на прилегающих слоях в области печати чередуются друг с другом путем циклического закрытия и открытия отверстий для создания струй на двух сторонах печатающей головки вдоль направления ширины печати в процессе послойной печати, начиная со слоя с серийным номером 1.
[0022] При дальнейшем улучшении способа печати со ступенчатым сдвигом в соответствии с настоящим раскрытием, отверстия для создания струй печатающей головки, расположенные вдоль направления ширины печати, разделяются на переднюю закрытую область, заднюю закрытую область и открытую область между передней закрытой областью и задней закрытой областью и соответствуют ширине печати. В процессе послойной печати отверстия для создания струй в задней закрытой области открываются исходя из принципа послойности, а отверстия для создания струй в передней закрытой области закрываются исходя из принципа послойности, так что отверстия для создания струй на переднем конце и заднем конце открытой области циклически закрываются и открываются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, чтобы сохранить ширину открытой области неизменной при печати всех слоев.
[0023] Чтобы облегчить процесс циклической печати в соответствии с настоящим раскрытием, текущий слой i на этапе 2 начинается со слоя с порядковым номером 1.
[0024] Чтобы облегчить процесс послойной печати всех слоев в соответствии с настоящим раскрытием, текущий шаблон j на этапе 5 начинается с шаблона с серийным номером 1.
[0025] Кроме того, при печати шаблонов каждого слоя траектория прохода печатающей головки на этапе 4 включает в себя траекторию прохода печатающей головки поверх печати каждого разделенного шаблона и траекторию прохода печатающей головки от конечной точки печати текущего шаблон до начальной точки печати следующего шаблона.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0026] На Фиг. 1 показан этап 1 в первом варианте осуществления или этап 1 во втором варианте осуществления способа 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию;
[0027] на Фиг. 2 показан этап 2 в первом варианте осуществления или этапы 2 и 5 во втором варианте осуществления способа 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию;
[0028] на Фиг. 3 показан этап 3 в первом варианте осуществления или этапы 3 и 6 во втором варианте осуществления способа 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию;
[0029] на Фиг. 4 показан этап 4 в первом варианте осуществления или этапы 4 и 7 во втором варианте осуществления способа 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию;
[0030] на Фиг. 5 представлена схема последовательности операции комбинированного способа 3D печати согласно настоящему раскрытию;
[0031] на Фиг. 6 представлена схема, показывающая состояние при ступенчатом сдвиге печатающей головки и разделение шаблонов при печати слоя с использованием комбинированного способа 3D печати согласно настоящему раскрытию; и
[0032] на Фиг. 7 представлена схема, показывающая состояние при ступенчатом сдвиге печатающей головки и разделение шаблонов при печати другого слоя с использованием комбинированного способа 3D печати согласно настоящему раскрытию; и
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0033] Далее в данном документе будет подробно описан способ 3D печати со ступенчатым сдвигом в соответствии с настоящим раскрытием со ссылкой на конкретные варианты осуществления системы 3D печати со ступенчатым сдвигом в сочетании с чертежами.
[0034] Как показано на Фиг. 1-4, в способе 3D печати со ступенчатым сдвигом в соответствии с настоящим раскрытием, несколько отверстий для создания струй на двух сторонах печатающей головки 1 вдоль направления ширины печатающей головки циклически закрываются и открываются при послойном распределении порошка и в процессе печати, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй на прилегающих слоях в области печати чередуются друг с другом.
[0035] В способе 3D печати со ступенчатым сдвигом в соответствии с настоящим раскрытием, для осуществления струйной печати отверстия для создания струй расположенные вдоль направления ширины печатающей головки 1, разделяются на переднюю закрытую область 1C, заднюю закрытую область 1B и открытую область 1A между передней закрытой областью и задней закрытой областью. В процессе послойной печати отверстия для создания струй в задней закрытой области 1B открываются исходя из принципа послойности, а отверстия для создания струй в передней закрытой области 1C закрываются исходя из принципа послойности, так что отверстия для создания струй на переднем конце и заднем конце открытой области 1A циклически закрываются и открываются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, чтобы сохранить ширину открытой области 1A неизменной при печати всех слоев. В способе печати в соответствии с настоящим раскрытием, отверстия для создания струй на переднем конце и заднем конце открытой области 1A печатающей головки закрываются и открываются попеременно исходя из принципа послойности, и ширина открытой области остается неизменной, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй печатающей головки в прилегающих слоях всегда чередуются друг с другом в процессе послойной печати.
[0036] Согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия способ 3D печати со ступенчатым сдвигом включает в себя следующие этапы 1-5.
[0037] Как показано на Фиг. 1, в печатающей головке имеется 1024 отверстия для создания струй вдоль всей ширины печатающей головки в соответствии с вариантом осуществления. На этапе 1 при осуществлении струйной печати каждого слоя 78 отверстий для создания струи из 1024 отверстий для создания струи закрыты, ширина передней закрытой области, расположенной вдоль направления ширины печатающей головки 1, устанавливается равной нулю, а ширина задней закрытой области 1B вдоль направления ширины печатающей головки 1 устанавливается на максимальном значении ширины, то есть закрытая область полностью расположена на заднем конце печатающей головки 1, то есть 78 отверстий для создания струи на заднем конце печатающей головки закрыты, открытая область 1A печатающей головки выровнена по области печати 2 на платформе для печати, слой порошка распределяется по платформе для печати с помощью распределяющего порошок устройства, отверстия для создания струй в открытой области 1A печатающей головки активируются для осуществления выборочной струйной печати в области печати 2 в соответствии с программой печати сечения, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0038] На этапе 2, как показано на Фиг. 2, 26 отверстий для создания струи в задней закрытой области 1B, которые находятся близко к открытой области 1A открываются, 26 отверстий для создания струи на переднем конце открытой области 1A закрываются, чтобы сформировать переднюю закрытую область 1C с неизменной шириной открытой области 1A, печатающая головка перемещается в положение, в котором открытая область 1A печатающей головки выравнивается по области 2 печати платформы для печати, отверстия для создания струй в открытой области 1A печатающей головки активируются для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения текущего слоя после того, как слой порошка распределится по области 2 печати, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0039] На этапе 3, как показано на Фиг. 3, 26 отверстий для создания струи в задней закрытой области 1B, которые находятся близко к открытой области открываются снова, 26 отверстий для создания струй в печатающей головке, которые находятся близко к передней закрытой области 1C закрываются, затем печатающая головка 1 перемещается, чтобы выровнять открытую область 1A по области 2 печати, отверстия для создания струй в открытой области печатающей головки активируются для осуществления выборочной струйной печати в области печати в соответствии с программой печати сечения текущего слоя после того, как слой порошка распределится по области печати, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0040] На этапе 4, как показано на Фиг. 4, 26 оставшихся отверстий для создания струи в задней закрытой области открываются, 26 отверстий для создания струй в открытой области 1А, которые находятся близко к передней закрытой области 1C закрываются, где в этот момент все отверстия для создания для создания струй в задней закрытой области открываются и 78 отверстий для создания струй в передней закрытой области все открываются, печатающая головка перемещается, чтобы выровнять открытую область 1A с областью 2 печати, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после распределения порошка и завершения печати текущего слоя. В этот момент завершается цикл использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки. В цикле использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки, места наведения струй от каждого отверстия для создания струй на прилегающих слоях чередуются с каждым из 26 отверстий для создания струй вдоль направления ширины.
[0041] На этапе 5, закрытые области и открытая область печатающей головки возвращаются в состояние этапа 1 для выполнения печати в следующем цикле использования со ступенчатым сдвигом отверстий для создания струй, до тех пор, пока не будет завершена 3D печать изделия.
[0042] После выполнения этапов с 1 по 4 этап 5 может альтернативно включать в себя: выполнение этапа 3, этапа 2 и этапа 1 последовательно с помощью печатающей головки из текущего состояния и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после печати текущего слоя; итерационное повторение этапа 1 до тех пор, пока все отверстия для создания струй в передней закрытой области печатающей головки будут открыты, а ширина задней закрытой области не станет такой же, как ширина передней закрытой области на этапе 1; перемещение печатающей головки в положение, в котором открытая область выровнена с областью печати, и опускание рабочего стола на высоту слоя порошка после того, как распределение порошка и печать текущего слоя завершена. В этот момент завершается цикл использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки, и печать в следующем цикле использования со ступенчатым сдвигом отверстия для создания струй начинается с состояния на этапе 1 пока не будет завершена 3D печать изделия.
[0043] Согласно второму варианту осуществления настоящего раскрытия способ 3D печати со ступенчатым сдвигом включает в себя следующие этапы от 1 до 8.
[0044] Как показано на Фиг. 1, в печатающей головке имеется 1024 отверстия для создания струй вдоль всей ширины печатающей головки в соответствии с вариантом осуществления. На этапе 1 при осуществлении струйной печати каждого слоя 78 отверстий для создания струи из 1024 отверстий для создания струи закрыты, ширина передней закрытой области, расположенной вдоль направления ширины печатающей головки 1, устанавливается равной нулю, а ширина задней закрытой области 1B вдоль направления ширины печатающей головки 1 устанавливается на максимальном значении ширины, открытая область 1A печатающей головки выровнена по области печати 2 на платформе для печати, слой порошка распределяется по платформе для печати с помощью распределяющего порошок устройства, все отверстия для создания струй в открытой области 1A печатающей головки активируются для осуществления выборочной струйной печати в области печати 2 в соответствии с программой печати сечения, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0045] На этапе 2, как показано на Фиг. 2, 26 отверстий для создания струи в задней закрытой области 1B, которые находятся близко к открытой области 1A открываются, 26 отверстий для создания струи на переднем конце открытой области 1A вдоль направления ширины закрываются, чтобы сформировать переднюю закрытую область 1C с неизменной шириной открытой области 1A, печатающая головка перемещается в положение, в котором открытая область 1A печатающей головки выравнивается по области 2 печати платформы для печати, все отверстия для создания струй в открытой области 1A печатающей головки активируются для осуществления выборочной струйной печати в области печати 2 в соответствии с программой печати сечения текущего слоя после того, как слой порошка распределится по области печати 2, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0046] На этапе 3, как показано на Фиг. 3, 26 отверстий для создания струи в задней закрытой области 1B, которые находятся близко к открытой области 1A открываются снова, 26 отверстий для создания струй в печатающей головке, которые находятся близко к передней закрытой области 1C и занимают одинаковую ширину закрываются, затем печатающая головка 1 перемещается, чтобы выровнять открытую область 1A по области 2 печати, все отверстия для создания струй в открытой области печатающей головки активируются для осуществления выборочной струйной печати в области 2 печати в соответствии с программой печати сечения текущего слоя после того, как слой порошка распределится по области печати 2, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0047] На этапе 4, этап 3 итерационно повторяется до тех пор, пока все отверстия для создания струй в задней закрытой области 1B печатающей головки будут открыты, а ширина передней закрытой области 1C равна ширине задней закрытой области 1B на этапе 1, печатающая головка перемещается, чтобы выровнять открытую область 1A с областью 2 печати, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после распределения порошка и завершения печати текущего слоя, причем в этот момент завершается цикл прямого использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки.
[0048] Как показано на Фиг. 3, после выполнения этапа 4, ширина задней закрытой области 1B печатающей головки в направлении ширины равна нулю, и ширина передней закрытой области 1C вдоль направления ширины является максимальной шириной. На этапе 5, 26 отверстий для создания в передней закрытой области 1С печатающей головки, которые находятся близко к открытой области 1А, открыты, отверстия для создания струй на заднем конце открытой области 1A, которые занимают такую же ширину, закрываются чтобы сформировать заднюю закрытую область 1B с неизменной шириной открытой области, печатающая головка перемещается в положение, в котором открытая область 1A печатающей головки выравнивается по области 2 печати платформы для печати, все отверстия для создания струй в открытой области 1A печатающей головки активируются, после того, как слой порошка распределится по области печати 2, для осуществления выборочной струйной печати в области печати 2 в соответствии с программой печати сечения текущего слоя после того, как слой порошка распределится по области печати 2, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0049] На этапе 6, как показано на Фиг. 2, 26 отверстий для создания струй в передней закрытой области 1С, которые находятся близко к открытой области 1А, снова открываются, отверстия для создания струй печатающей головки, которые находятся близко к задней закрытой области 1B и занимают такую же ширину, затем печатающая головка перемещается, чтобы выровнять открытую область 1A по области 2 печати, все отверстия для создания струй в открытой области 1A печатающей головки активируются для осуществления выборочной струйной печати в области печати 2 в соответствии с программой печати сечения текущего слоя после того, как слой порошка распределится по области печати 2, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после печати текущего слоя.
[0050] На этапе 7, как показано на Фиг. 1, этап 6 итерационно повторяется до тех пор, пока все отверстия для создания струй в передней закрытой области 1С печатающей головки все открыты и ширина задней закрытой области 1В равна нулю, печатающая головка перемещается, чтобы выровнять открытую область 1A с областью 2 печати, и рабочий стол опускается на высоту слоя порошка после распределения порошка и завершения печати текущего слоя, причем в этот момент завершается цикл обратного использования со ступенчатым сдвигом всех отверстий для создания струй печатающей головки.
[0051] На этапе 8, этапы с 1 до 7 повторяются для выполнения печати в следующем цикле использования со ступенчатым сдвигом отверстий для создания струй, до тех пор, пока не будет завершена 3D печать изделия.
[0052] С помощью описанного выше способа 3D печати со ступенчатым сдвигом согласно настоящему раскрытию, завершается 3D печать изделия. При послойной печати изделия некоторые отверстия для создания струй печатающей головки циклически открываются и закрываются, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй на разных слоях чередуются друг с другом, и пустые области, на которые не может быть выпущена струя связующего вещества, эффективно заполняются, что увеличивает срок службы печатающей головки, снижает затраты и повышает эффективность печати.
[0053] Предлагается система 3D печати со ступенчатым сдвигом в соответствии с одним из вариантов осуществления. В системе несколько отверстий для создания струй расположены на двух сторонах печатающей головки 1 вдоль ширины и закрываются и открываются циклически, так что места наведения струй от каждого отверстия для создания струй на прилегающих слоях в области печати 2 чередуются друг с другом при послойном распределении порошка и процессе печати.
[0054] Отверстия для создания струй, расположенные вдоль направления ширины печатающей головки 1, разделяются на переднюю закрытую область 1C, заднюю закрытую область 1B и открытую область 1A между передней закрытой областью и задней закрытой областью. В процессе послойной печати отверстия для создания струй в задней закрытой области 1B открываются исходя из принципа послойности, а отверстия для создания струй в передней закрытой области 1C закрываются исходя из принципа послойности, так что отверстия для создания струй на переднем конце и заднем конце открытой области 1A циклически закрываются и открываются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, чтобы сохранить ширину открытой области неизменной при печати всех слоев.
[0055] Сумма ширин передней закрытой области 1C и задней закрытой области 1B печатающей головки составляет от 5% до 40%, более предпочтительно от 7% до 10%, от всей ширины печатающей головки. Ширины передней закрытой области 1C и задней закрытой области 1B печатающей головки 1 изменяются ступенчатым образом исходя из принципа послойности, а ширины двух закрытых областей увеличиваются или уменьшаются от нуля до максимальной ширины исходя из принципа послойности.
[0056] Далее в данном документе будет подробно описан комбинированный способ 3D печати в соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего раскрытия со ссылкой на Фиг. 5 - Фиг. 7, который объединяет послойную печать со ступенчатым сдвигом и сегментирование шаблона в слое.
[0057] Согласно этому варианту осуществления комбинированный способ 3D печати, объединяющий послойную печать со ступенчатым сдвигом и сегментирование шаблона в слое, выполняется в соответствии с процессом печати, показанным на Фиг. 5.
[0058] На этапе 1, считывается файл данных с информацией о трехмерной модели, подлежащей печати, загружается информация для печати, и информация о слоях трехмерной модели анализируется для получения общего количества N слоев.
[0059] На этапе 2, проверяется печатный слой. Текущий печатный слой загружается, начиная со слоя 1. Определяется, меньше ли серийный номер i текущего печатного слоя чем общее число N слоев. Если i больше N, то есть в случае «ЛОЖЬ», процесс печати завершается, и печать заканчивается. Если i меньше или равно N, то есть в случае «ИСТИНА», для выполнения печати исполняется этап 3.
[0060] На этапе 3, загружается параметр печати, определяющий ступенчатый сдвиг для печатающей головки, и ширина печати печатающей головки, а также определяются номера и положения открываемых и закрываемых отверстий для создания струй печатающей головки для печати текущего слоя. Как показано на Фиг. 6, параметр печати, определяющий ступенчатый сдвиг для печатающей головки определяется следующим образом: места наведения струй для каждого отверстия для создания струй на прилегающих слоях в области печати чередуются друг с другом путем циклического закрытия и открытия определенного количества отверстий для создания струй на двух сторонах ширины печати печатающей головки вдоль ширины печати, то есть вдоль направления ширины, соответствующего открытой области 1А на Фиг. 6, в процессе послойной печати, начиная со слоя с серийным номером 1. Как показано на Фиг. 6, отверстия для создания струй в открытой области 1А печатающей головки открыты, а отверстия для создания струй в закрытой области 1В на одной стороне печатающей головки закрыты. При печати текущего слоя активируются только отверстия для создания струй в открытой области 1A для выполнения выборочной струйной печати в соответствии с печатным шаблоном. При выполнении печати следующего слоя после печати текущего слоя, как показано на Фиг. 7, открытая область 1А печатающей головки сдвинется на определенную ширину вдоль направления ширины печати, а область 1А печати и закрытая область 1В и закрытая область 1С формируются после того, как печатающая головка сдвинется. Печать текущего слоя выполняется после того, как печатающая головка сдвинется для текущего слоя. При выполнении печати следующего слоя печатающая головка очередной раз сдвинется, чтобы сформировать новую открытую область и новые закрытые области, что повторяется циклически на послойной основе. Вышеуказанный процесс установления ступенчатого сдвига печатающей головки повторяется циклически при печати всей модели. При ступенчатом сдвиге отверстий для создания струй печатающей головки места наведения струи от каждого отверстия для создания струи на шаблоны прилегающих слоев чередуются друг с другом. Даже если несколько отверстий для создания струй закупорены или повреждены, редкое отсутствие впрыскивания струей связующего вещества на одном слое не повлияет на качество связывания всех слоев, и у всей напечатанной модели не будет дефекта поврежденных участков из-за отсутствия впрыскивания струей связующего вещества в то же продольное положение.
[0061] На этапе 4, печатный шаблон текущего слоя делится на M замкнутых шаблонов по ширине печати печатающей головки, и направление печати и траектория прохода печатающей головки определяются на основе информации о распределении M замкнутых шаблонов. На Фиг. 6 показан печатный шаблон текущего слоя. Весь текущий печатный шаблон делится на четыре шаблона N1, N2, N3, и N4 вдоль штриховых линий в печатном шаблоне по ширине печати печатающей головки. При последовательной печати четырех шаблонов, точками печатающей головки, соответствующими четырем шаблонам, являются a, b, c, и d. То есть траектория прохода печатающей головки выглядит следующим образом. Шаблон N1 печатается из точки a, печатающая головка быстро перемещается из конечной точки шаблона N1 в точку b к печатному шаблону N2 после печати шаблона N1, затем печатающая головка быстро перемещается из конечной точки шаблона N2 к печатному шаблону N3 печати после печати шаблона N2, и, наконец, печатающая головка быстро перемещается из конечной точки шаблона N3 в точку d к печатному шаблону N4 печати после печати шаблона N3.
[0062] На этапе 5, загружается информация о шаблоне текущего печатного слоя. При печати шаблонов текущего слоя необходимо проверять текущий шаблон, чтобы определить, завершена ли печать текущего слоя или должна быть продолжена. На этом этапе, начиная с первого шаблона текущего слоя, загружается текущий печатный шаблон j текущего слоя, и определяется, меньше ли серийный номер j текущего печатного шаблона, чем общее количество М замкнутых шаблонов текущего слоя. Если j больше, чем M, то есть в случае «ЛОЖЬ», печать текущего слоя заканчивается, и выполняется этап 2 для печати (i+1)-го слоя. Если j меньше или равно М, то есть в случае «ИСТИНА» выполняется шаг 6, чтобы выполнить программу печати текущего шаблона.
[0063] На этапе 6, загружается программа печати текущего печатного шаблона j текущего слоя, информации для печати загружается на основе режима печати, соответствующего j-му шаблону, и команда печати отправляется на сервер печати для выполнения печати текущего шаблона.
[0064] На этапе 7, (j+1)-й шаблон текущего слоя загружается после того, как j-й шаблон напечатан, после чего выполняется этап 5.
[0065] В способе согласно настоящему раскрытию при печати слоев печатающая головка работает ступенчатым образом исходя из принципа послойности так, что места наведения струй от одного и того же отверстия для создания струй на прилегающих слоя чередуются друг с другом, избегая дефектов поврежденных участков внутри напечатанной модели, вызванных невозможностью вовремя восстановить несколько закупоренных или неисправных отверстий для создания струи. При печати каждого слоя весь шаблон слоя делится на несколько шаблонов, которые должны быть напечатаны отдельно по ширине печати, и траектория прохода печатающей головки рассчитывается заново, чтобы осуществить быстрое перемещение печатающей головки в пустых областях печатного шаблона каждого слоя, тем самым повышая эффективность печати. Таким образом, посредством иерархической печати со ступенчатым сдвигом печатающей головки и выполнения печати после разделения печатного шаблона каждого слоя и повторного расчета траектории печати в соответствии с настоящим раскрытием, можно добиться эффективной и быстрой печати, избегая дефекта поврежденных участков из-за несколько закупоренных отверстий для создания струи в печатающей головке, что снижает затраты на обслуживание печатающей головки и увеличивает срок службы печатающей головки.
[0066] Настоящее раскрытие не ограничивается приведенными выше вариантами осуществления. При печати слоев могут быть внесены соответствующие изменения в том, как циклически чередовать открытие и закрытие печатающей головки и как делить шаблон каждого слоя в соответствии с требованиями к печати. На основе технического решения настоящего раскрытия специалисты в данной области могут сделать некоторые эквиваленты и модификации некоторых технических признаков без каких-либо творческих усилий, и эти эквиваленты и модификации подпадают под объем настоящего раскрытия.