Stratasys公司FDM-3D打印专利技术综述(六) - 印梦园

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Stratasys公司FDM-3D打印专利技术综述(六)

阅读 146 发布时间:2017-02-27 18:05

3.4.2 三维打印的网络化

   如今网络发展越来越快,通过网络对3D打印进行控制可以更好的制造出远程用户所需要的制品,对3D打印的发展具有重要的意义。中国专利CN104203547A提出可以采用将三维打印机和网络相结合,通过设置在三维打印机上的数据网络接口,和被定位成从一视点捕捉构造容积的视频的视频摄像机,以及被配置成通过网络接口接受三维模型并且控制三维打印机的操作以便将三维打印模型制作呈三维打印机的构造容积内的对象的处理器,其中处理器可以通过接口,呈现来自摄像机的构造容积的图像和三维模型的二维投影,通过该图像的分析,可以用来预测进展来进行跟踪,以便识别打印过程中的各种因素的干扰。

   美国专利US8818544B2提供了一种计算支撑材料体积的方法,以计算机为挤出建立树状数据单元网格,该单元网格定义为大量的单元阵列,通过使用固体认知网络(SIG)的计算机程序,能够快速的计算出3D打印制品所需的支撑材料的体积。

3.4.3 对打印速率的改进

159彩票    在连续粒子挤出快速打印过程中,熔融的粘性粒子很难填满120°的转角,并且粒子在热熔区会和其他物质如空气中的水和氧气反应,使打印出每一层的粒子材料的性质均不相同,且粒子材料在挤出后会发生收缩,而这些问题均和打印速度有关。美国专利US2013009338A采用控制材料的层叠速率来改变三维制品的表面织构等其他表面特征,从而得到非均匀表面织构的三维制品,从而改善三维制品的表面质量。美国专利US2014048970A1中材料挤出速率按照预定路线跟随挤出路径的变化进行调整,从而改善三维打印表面质量。

   中国专利CN1386089A 通过在挤压机上设置增压级,从而使物料从管嘴挤出的速率和被挤压物粘度增大的能力同时增加,挤出速率增大就使有形零件能更快地制成,粘度增大的能力增加使制出的有形零件具有更多所需的机械性能,同时减小被挤压物的横截面积以达到较好的性能。

   美国专利US5653925A与上述专利不同,其采用间接控制挤出速率的方式,即通过在制造过程中在部件中引入孔隙,且这个孔隙程度应当可以使制品具有可靠的强度,部件中孔隙的增加可以减少沉积时层与层之间或每一层对挤出速率的敏感程度,并且可以允许挤出物具有高的粘度和表面张力,采用此种方式可以补偿部件内部膨胀,从而减少铸模的破损;可以减少后续工序步骤;可以使尺寸更精确;可以使用更广的材料进行沉积;提高制造精度。

3.4.4 对三维打印分辨率的改进

   在三维打印过程中一般是采用路径宽度不变的分辨率进行打印,从而能够快速成型,但是在此生成的构建路径内会出现小空区域的问题,这些小空区域一般小于恒定路径宽度分辨率,因此,在数据生成时被忽略。这样就造成在构建材料沉积路径之间形成空腔,其相应增加了所得到的3D物体的孔隙度,因此,降低了所得到的3D物体的结构完整性和密封特性。中国专利CN101401102A提出可以采用在构建路径限定空区域,并且在空区域内生成至少一条中间路径,并根据该中间路径来生成剩余的路径的方法,从而降低3D制品中的空隙度,增加制品的分辨率。

   中国专利CN101449295A对提高由具有良好物理特性的诸如热塑性材料建造三维物体的速度和分辨率做了一定贡献,该专利则采用将喷射技术和熔融沉积成型原理相结合的方式,通过喷射第一材料的方式形成限定支撑结构的增量的多个层,此时喷射使支撑结构的增量具有高分辨率的内部表面,该支撑结构用作可同时用其结构填充的高分辨率模型,这样使三维物体由具有良好物理特性的材料以高沉积速率形成并具有高表面分辨率。

3.4.5 对三维打印过程的改进

159彩票    美国专利US2015145174A1对3D打印的印盘做了改进,在印盘上设置多组磁性装置,从而可以通过印盘周围的磁场将打印在构造板上的3D打印制品从印盘上移走,并包括将构造板从3D打印制品中移除的过程,之后进行连续作业。

4 结论

   目前来看,Stratasys在FDM成型领域中占据绝对领导地位,专利申请涵盖了打印装置、材料、软件控制等方方面面,以目前国内企业的技术储备和专利布局来看,基本处于全面落后的状态,但FDM成型显然还有诸多可以改进的方面,以下为笔者的一些观点,仅供参考,例如:

1.具体结构细节,例如打印头的改进,目前多打印头已成为趋势,但打印头的切换方式多种多样,随之而来的不同的打印头的孔径尺寸均可以成为改进点;

2.打印材料的改进,3D制品材料和支撑材料的成分和结构均可以成为改进点,针对材料的改进不依赖打印装置,更容易绕开现有专利的限制。

3.打印控制方法的改进,随着计算机技术的发展,精确打印和高效打印控制方法已深深地融合到FDM成型中来,如何利用计算机技术来优化打印方法,例如控制打印头走位和响应、优化模型分层、消除台阶效应、制品的后加工等,也有诸多改进的余地。Stratasys在FDM成型领域技术力量雄厚,专利布局也比较广泛,其中诸多技术和思路十分值得其他企业借鉴,相信随着研究的不断深入,FDM必将能够更加成熟,并实现更大规模的生产与应用。


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