3D打印辅助方法、装置及3D打印设备

摘要

本申请实施例公开了一种3D打印辅助方法、3D打印辅助装置及3D打印设备，所述方法包括：获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息；根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。本申请实施例的技术方案通过调节支撑液体的密度来抵消打印过程中完全用所述液体支撑的被打印对象竖直方向的运动倾向进行消除，以通过所述支撑液体来尽量保持打印过程中所述被打印对象的位置固定，保证成品质量。

权利要求

1.一种3D打印辅助方法，其特征在于，包括：获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息；

根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动倾向信息包括：对所述被打印对象进行打印的打印喷头的工作状态变化信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述运动倾向信息包括：根据所述被打印对象的模型文件信息获取所述打印喷头的工作状态变化信息。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述运动倾向信息包括：采集所述打印喷头的工作状态变化信息。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动倾向信息包括：所述被打印对象的受力变化信息。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节所述支撑液体的密度包括：调节所述支撑液体中溶剂和溶质的比例。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度包括：根据所述运动倾向信息确定所述支撑液体的密度调节量；

根据所述密度调节量调节所述支撑液体的密度。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度包括：根据所述运动倾向信息逐步调节所述支撑液体的密度直至与调节后的所述运动倾向信息对应的运动倾向消除。

9.一种3D打印辅助装置，其特征在于，包括：信息获取模块，用于获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息；

密度调节模块，用于根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述运动倾向信息包括：对所述被打印对象进行打印的打印喷头的工作状态变化信息。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述信息获取模块包括：第一信息获取单元，用于根据所述被打印对象的模型文件信息获取所述打印喷头的工作状态变化信息。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述信息获取模块包括：第二信息获取单元，用于采集所述打印喷头的工作状态变化信息。

13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述运动倾向信息包括：所述被打印对象的受力变化信息；

所述信息获取模块包括：

第三信息获取模块，用于获取所述被打印对象的受力变化信息。

14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述密度调节模块包括：调节执行单元，用于通过调节所述支撑液体中溶剂和溶质的比例来调节所述支撑液体的密度。

15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述密度调节模块包括：调节量确定单元，用于根据所述运动倾向信息确定所述支撑液体的密度调节量；

第一密度调节单元，用于根据所述密度调节量调节所述支撑液体的密度。

16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述密度调节模块包括：第二密度调节单元，根据所述运动倾向信息逐步调节所述支撑液体的密度直至与调节后的所述运动倾向信息对应的运动倾向消除。

17.一种3D打印设备，其特征在于，包括权利要求9至16中任一项所述的3D打印辅助装置。

说明书

3D打印辅助方法、装置及3D打印设备

技术领域

[0001] 本申请涉及3D打印技术，尤其涉及一种3D打印辅助方法、装置及3D打印设备。

背景技术

[0002] 现有的消费级三维(Three Dimension，简称3D)打印机，一般在打印过程中通过在一通常可以升降的工作平台上根据物体的打印模型文件的设计一层一层形成被打印对象。其中，对于一些不容易成型、容易塌陷或容易折断的成型部位，一般会通过为这些成型部位的位置打印额外的支撑结构来对其进行支撑，但是打印支撑结构本身会占用打印时间，消耗打印材料，并且即使在打印完成后切除支撑结构，还是会留下一些接缝痕迹，影响最终成型物品的外观。

发明内容

[0003] 本申请实施例可能的目的是：提供一种3D打印辅助技术方案。

[0004] 第一方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种3D打印辅助方法，包括：

[0005] 获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息；

[0006] 根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。

[0007] 第二方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种3D打印辅助装置，包括：

[0008] 信息获取模块，用于获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息；

[0009] 密度调节模块，用于根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。

[0010] 第三方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种3D打印设备，包括上述的3D打印辅助装置。

[0011] 本申请实施例的至少一个实施方案通过调节支撑液体的密度来抵消打印过程中完全用所述液体支撑的被打印对象竖直方向的运动倾向，以通过所述支撑液体来尽量保持打印过程中所述被打印对象的位置固定，保证成品质量。

附图说明

[0012] 图1为本申请实施例的一种3D打印辅助方法的流程图；

[0013] 图2为本申请实施例的一种3D打印辅助方法的应用场景；

[0014] 图3为本申请实施例的一种3D打印辅助装置的结构示意框图；

[0015] 图4a-4c为本申请实施例的另外三种3D打印辅助装置的结构示意框图；

[0016] 图5为本申请实施例的一种3D打印设备的结构示意框图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

[0018] 本领域技术人员可以理解，本申请中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

[0019] 本申请的发明人发现，在3D打印过程中使用支撑液体来支撑被打印物体，对所述被打印对象的支撑均匀、柔和，并且可以至少部分免去支撑结构的打印，节约打印材料和打印时间，同时打印成品的质量更好；并且此时被打印对象处于漂浮或悬浮状态，因此打印过程中可以随时改变打印面进行打印，减少了3D打印设备对打印物体形状的限制。但是，在打印过程中，打印喷头会对打印材料施加压力，当打印喷头在工作状态和停止状态之间切换时，被打印对象在所述支撑液体中竖直方向的受力平衡和稳定会被打破，被打印对象就无法在所述支撑液体中保持静止状态。因此，本申请实施例提供了下面的多个实施方式，来解决或至少部分解决上述问题。

[0020] 在本申请实施例下面的描述中，所述“被打印对象”为在3D打印过程中待打印的物体已被打印出的部分。

[0021] 如图1所示，本申请实施例一种可能的实施方式提供了一种3D打印辅助方法，包括：

[0022] S110获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息；

[0023] S120根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。

[0024] 在本实施方式中，如图2所示，所述被打印对象201在3D打印的过程中至少部分浸入在所述支撑液体202中，所述支撑液体202通过对所述被打印对象施加的浮力F来抵消所述被打印对象的重力G以及打印喷头203在工作状态时对所述被打印物体201施加的向下的压力T，对所述被打印对象201起到柔性支撑的效果。

[0025] 举例来说，本发明提供的3D打印辅助装置作为本实施例的执行主体，执行S110和S120。具体地，所述3D打印辅助装置可以以软件、硬件或软硬件结合的方式设置在3D打印设备。

[0026] 本申请实施例的至少一个实施方案通过调节支撑液体的密度来抵消打印过程中完全用所述液体支撑的被打印对象竖直方向的运动倾向，以通过所述支撑液体来尽量保持打印过程中所述被打印对象的位置固定，保证成品质量。

[0027] 通过下面的实施方式进一步说明本申请实施例的各步骤：

[0028] S110获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息。

[0029] 在本申请实施例中，所述被打印对象漂浮或悬浮在所述支撑液体中。本领域技术人员可以看出，在本实施方式中，为了保持所述被打印对象处于所述漂浮状态，所述支撑液体的密度需要大于所述被打印对象的密度；如果要保持所述被打印对象处于所述悬浮状态，则需要所述支撑液体的密度与所述被打印对象的密度相等。此外，本领域技术人员可以知道，所述支撑液体与所述被打印对象互不相溶。

[0030] 在本申请实施例中，所述运动倾向信息为使得所述被打印对象在竖直方向上具有运动倾向的信息。

[0031] 在一种可能的实施方式中，所述运动倾向信息包括：

[0032] 对所述被打印对象进行打印的打印喷头的工作状态变化信息。

[0033] 由于打印喷头工作时对所述被打印对象有一个竖直向下的作用力T，因此，在打印喷头的工作状态发生变化时，所述被打印对象受到的竖直方向的力会发生变化。因此，在本实施方式中，通过所述打印喷头的工作状态变化信息来表征所述被打印对象的运动倾向。

[0034] 在本实施方式中，所述工作状态变化信息包括：由工作状态转变为停止工作状态、由停止工作状态转变为工作状态。

[0035] 在本申请实施例其它可能的实施方式中，所述打印喷头的工作状态也可能分为多种，此时所述工作状态变化信息还有可能包括在不同的工作状态之间的转变信息。

[0036] 在一种可能的实施方式中，建立与所述被打印对象对应的模型文件信息时可以包括与所述工作状态变化信息对应的信息，因此，在一种可能的实施方式中，获取所述工作状态变化信息的方法可以为：

[0037] 根据所述被打印对象的模型文件信息获取所述打印喷头的工作状态变化信息。

[0038] 在另一种可能的实施方式中，还可以通过一检测设备实时采集所述打印喷头的工作状态变化信息。

[0039] 在另一种可能的实施方式中，可以通过所述被打印对象的受力变化信息来表征所述被打印对象的运动倾向。因此，在本实施方式中，所述运动倾向信息包括：所述被打印对象的受力变化信息。

[0040] 在一种可能的实施方式中，可以在所述被打印对象的一朝上的第一表面201a，以及一朝下的第二表面201b的处分别设置一第一压力传感单元和一第二压力传感单元，用于分别检测所述第一表面201a对所述第一压力传感单元的压力，以及所述第二表面201b对所述第二压力传感单元的压力。一般来说，在所述被打印对象没有竖直方向上的运动倾向时，所述第一和第二压力传感单元得到的压力基本为零。而当所述被打印对象有竖直方向的运动倾向时，所述第一或第二压力传感单元得到的压力会增大。因此，可以根据该压力得到所述受力变化信息。

[0041] S120根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。

[0042] 在一种可能的实施方式中，可以通过调节所述支撑液体的溶剂和溶质的比例来调节所述支撑液体的密度。

[0043] 例如，可以通过增加溶质来增加密度，增加溶剂来减少密度。此时，当所述支撑液体的容量超过一设定阈值时，还可以通过回收所述支撑液体并将溶剂和溶质分离来循环使用。

[0044] 在另一些可能的实施方式中，例如，在所述支撑液体为基本饱和的溶液时，还可以通过改变所述支撑液体的温度来改变所述支撑液体的密度，例如，增加温度，使得溶化在所述溶剂中的溶质更多，反之，降低温度，使得所述溶剂中的溶质变少。

[0045] 在一种可能的实施方式中，所述步骤S120根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度时，可以先根据所述运动倾向信息确定所述支撑液体的密度调节量；

[0046] 再根据所述密度调节量调节所述支撑液体的密度。

[0047] 在另一种可能的实施方式中，例如在一些不能准确得到所述密度调节量的场合下，可以通过下面的方式对所述支撑液体的密度进行调节：

[0048] 根据所述运动倾向信息逐步调节所述支撑液体的密度直至与调节后的所述运动倾向信息对应的运动倾向消除。

[0049] 在本实施方式中，可以通过多次少量的对所述支撑液体的密度进行调节，每调节一次，都去获取一下所述运动倾向信息，看对应的运动倾向是否可以被消除，如果不能，则继续调节，直到消除所述运动倾向。

[0050] 本领域技术人员可以理解，在本申请具体实施方式的上述方法中，各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请具体实施方式的实施过程构成任何限定。

[0051] 如图3所示，本申请实施例一种可能的实施方式提供了一种3D打印辅助装置300，包括：

[0052] 信息获取模块310，用于获取打印过程中浮在一支撑液体中的一被打印对象在竖直方向的运动倾向信息；

[0053] 密度调节模块320，用于根据所述运动倾向信息调节所述支撑液体的密度，用以消除与所述运动倾向信息对应的所述被打印对象的运动倾向。

[0054] 在本实施方式中，如图2所示，所述被打印对象201在3D打印的过程中至少部分浸入在所述支撑液体202中，所述支撑液体202通过对所述被打印对象施加的浮力F来抵消所述被打印对象的重力G以及打印喷头203在工作状态时对所述被打印物体201施加的向下的压力T，对所述被打印对象201起到柔性支撑的效果。

[0055] 由图2可以看出，为了避免单个打印喷头203对所述被打印对象201进行打印的时候作用力未经过所述被打印对象201的重心而使得所述被打印对象201力矩不平衡，因此，可以通过多个打印喷头203来对所述被打印对象201进行打印，使其合力经过重心而实现力矩平衡。当然，所述多个打印喷头203中的一个或多个还可以并不打印出打印材料，而只与打印所述打印材料的打印喷头一起起到力矩平衡的作用。

[0056] 本申请实施例的至少一个实施方案通过调节支撑液体的密度来抵消打印过程中完全用所述液体支撑的被打印对象竖直方向的运动倾向，以通过所述支撑液体来尽量保持打印过程中所述被打印对象的位置固定，保证成品质量。

[0057] 通过下面的实施方式进一步说明本申请实施例的各模块。

[0058] 在本申请实施例中，所述运动倾向信息为使得所述被打印对象在竖直方向上具有运动倾向的信息。

[0059] 在一种可能的实施方式中，所述运动倾向信息包括：

[0060] 对所述被打印对象进行打印的打印喷头的工作状态变化信息。

[0061] 由于打印喷头工作时对所述被打印对象有一个竖直向下的作用力T，因此，在打印喷头的工作状态发生变化时，所述被打印对象受到的竖直方向的力会发生变化。因此，在本实施方式中，通过所述打印喷头的工作状态变化信息来表征所述被打印对象的运动倾向。

[0062] 在本实施方式中，所述工作状态变化信息包括：由工作状态转变为停止工作状态、由停止工作状态转变为工作状态。

[0063] 在本申请实施例其它可能的实施方式中，所述打印喷头的工作状态也可能分为多种，此时所述工作状态变化信息还有可能包括在不同的工作状态之间的转变信息。

[0064] 如图4a所示，在一种可能的实施方式中，所述信息获取模块310包括：

[0065] 第一信息获取单元311，用于根据所述被打印对象的模型文件信息获取所述打印喷头的工作状态变化信息。

[0066] 在本实施方式中，所述第一信息获取单元311例如可以为一信息读取器件，用于读取所述工作状态变化信息。或者，还可以为一通信器件，用于从一外部模块获取所述工作状态变化信息。

[0067] 如图4b所示，在另一种可能的实施方式中，所述信息获取模块310包括：

[0068] 第二信息获取单元312，用于采集所述打印喷头的工作状态变化信息。

[0069] 在一种可能的实施方式中，所述第二信息获取单元312可以包括一图像传感器，用于采集所述打印喷头的图像；还可以包括一图像处理器，用于根据所述采集的图像得到所述工作状态变化信息。

[0070] 在另一种可能的实施方式中，可以通过所述被打印对象的受力变化信息来表征所述被打印对象的运动倾向。因此，在本实施方式中，所述运动倾向信息包括：所述被打印对象的受力变化信息。

[0071] 如图4c所示，在本实施方式中，所述信息获取模块310包括：

[0072] 第三信息获取模块313，用于获取所述被打印对象的受力变化信息。

[0073] 如图1和图2所示实施例中所述的，所述第三信息获取模块313可以包括一个或多个压力传感器，用于获取所述受力变化信息。具体参见图1和图2所示实施例中对应的记载。

[0074] 如图4a所示，在一种可能的实施方式中，所述密度调节模块320包括：

[0075] 调节量确定单元321，用于根据所述运动倾向信息确定所述支撑液体的密度调节量；

[0076] 第一密度调节单元322，用于根据所述密度调节量调节所述支撑液体的密度。

[0077] 在本实施方式中，所述第一密度调节单元322的功能可以由下面所述的调节执行单元324实现。

[0078] 如图4c所示，在另一种可能的实施方式中，所述密度调节模块320包括：

[0079] 第二密度调节单元323，根据所述运动倾向信息逐步调节所述支撑液体的密度直至与调节后的所述运动倾向信息对应的运动倾向消除。

[0080] 在本实施方式中，所述第二密度调节单元323对所述支撑液体密度的调节可以由下面所述的调节执行单元324实现。

[0081] 在本实施方式中，所述第二密度调节单元323可以通过多次少量的对所述支撑液体的密度进行调节，每调节一次，都去获取一下所述运动倾向信息，看对应的运动倾向是否可以被消除，如果不能，则继续调节，直到消除所述运动倾向。

[0082] 如图4b所示，在一种可能的实施方式中，所述密度调节模块320包括：

[0083] 调节执行单元324，用于通过调节所述支撑液体中溶剂和溶质的比例来调节所述支撑液体的密度。

[0084] 在一种可能的实施方式中，所述调节执行单元324可以包括：溶质添加结构和溶剂添加结构，通过增加溶质来增加密度，增加溶剂来减少密度。此时，当所述支撑液体的容量超过一设定阈值时，还可以通过一回收结构来回收所述支撑液体并将溶剂和溶质分离来循环使用。

[0085] 在另一些可能的实施方式中，例如，在所述支撑液体为基本饱和的溶液时，所述调节执行单元324还可以为一温度调节器件，通过改变所述支撑液体的温度来改变所述支撑液体的密度，例如，增加温度，使得溶化在所述溶剂中的溶质更多，反之，降低温度，使得所述溶剂中的溶质变少。

[0086] 本申请实施例中各模块、单元的功能实现进一步的描述参见图1和图2所示实施例中对应的描述，这里不再赘述。

[0087] 如图5所示，本申请实施例一种可能的实施方式还提供了一种3D打印设备500，包括图3、图4a-4c中的至少一个所记载的3D打印辅助装置510。

[0088] 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方法步骤，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申请的范围。

[0089] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0090] 以上实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请的范畴，本申请的专利保护范围应由权利要求限定。