防翘曲装置及防翘曲方法

摘要

本申请公开了一种防翘曲装置及防翘曲方法，该装置包括加热组件、遮光组件、测温组件,所述加热组件与所述遮光组件连接，所述加热组件与所述遮光组件至少部分地处于成型台一侧，所述装置与所述成型台上的打印物体留有空间不接触，所述加热组件为光加热组件，包括至少一组光源和光源控制器，所述光源与所述光源控制器连接，所述光源控制器用于控制所述光源的强度，所述遮光组件包括遮光器和调节单元，所述调节单元根据所述测温组件反馈位置信号调节所述遮光器照射到所述打印物体上的位置，所述光源控制器根据所述测温组件反馈温度信号调节所述光源强度，并辐射到所述打印物体表面使其温度升高，以提高所述打印物体表面温度的均匀性。

权利要求

1.一种防翘曲装置，用于提高打印物体表面温度的均匀性，其特征在于，包括加热组件(20)、遮光组件、测温组件(60),所述加热组件(20)与所述遮光组件连接，所述加热组件(20)与所述遮光组件至少部分地处于成型台(40)一侧，所述防翘曲装置(10)与所述成型台(40)上的打印物体(50)不接触；

所述加热组件(20)为光加热组件，包括至少一组光源(21)和光源控制器(22)，所述光源(21)与所述光源控制器(22)连接，所述光源控制器(22)用于控制所述光源(21)的强度；

所述遮光组件包括遮光器(31)和调节单元(32)，所述调节单元(32)根据所述测温组件(60)反馈位置信号调节所述遮光器(31)进而调节光源照射到所述打印物体(50)上的位置，所述光源控制器(22)根据所述测温组件(60)反馈温度信号调节所述光源(21)强度，使所述打印物体(50)表面温度升高，以提高所述打印物体(50)表面温度;所述光源控制器(22)根据所述测温组件(60)的反馈信号控制相关区域的所述光源(21)开关或强弱实现该区域光照强度的变化;所述调节单元(32)包括驱动单元(321)和执行单元(322)，所述驱动单元(321)和所述执行单元(322)连接；

所述驱动单元(321)为动力装置，所述执行单元(322)一端与所述遮光器(31)连接，所述执行单元(322)在所述驱动单元(321)的驱动下调节所述遮光器(31)使照射到所述打印物体(50)表面的位置发生变化。

2.根据权利要求1所述的防翘曲装置，其特征在于，所述光源(21)为电流驱动发热发光器具。

3.根据权利要求1所述的防翘曲装置，其特征在于，所述测温组件(60)包括温度测量仪(61)，所述温度测量仪(61)测量并反馈所述光源(21)辐射到所述打印物体(50)上产生的温度。

4.根据权利要求1所述的防翘曲装置，其特征在于，所述测温组件(60)还包括位置测量仪(62)，所述位置测量仪(62)测量并反馈测量区域温度信号的位置信息。

5.根据权利要求1所述的防翘曲装置，其特征在于，所述防翘曲装置(10)为至少一组，用于照射所述打印物体(50)的至少一个面。

6.根据权利要求1所述的防翘曲装置，其特征在于，所述防翘曲装置(10)还包括转向组件(70)，所述转向组件(70)控制所述测温组件(60)位置或角度以测量不同位置的温度信号。

7.一种防翘曲方法，根据权利要求1‑6所述的防翘曲装置；其特征在于，所述防翘曲方法的步骤包括：设定初始区域，测温组件测量该区域打印物体表面温度，并记录；

调节遮光组件，使光线照射范围限制在该区域；

调节加热组件使照射到所述打印物体的表面温度达到预设值或表面温度较大值；

重复以上过程，测量邻近区域温度值并调节该区域温度值；

直至升高所述打印物体所有表面较低温度的区域，使所述打印物体表面温度趋于一致。

说明书

防翘曲装置及防翘曲方法

技术领域

[0001] 本申请属于增材制造领域，具体涉及一种防翘曲装置及防翘曲方法。

背景技术

[0002] 在3D打印过程中，打印物体在垂直分层面方向上由于加热喷头(顶部区域)与成型台加热(底部区域)的作用会形成打印物体中间区域温度低于顶部区域和底部区域，在中间区域又因为材料散热等原因导致温度分布不均，端部温度偏低，由于温度不均材料收缩性能不同从而引发打印物体翘曲，进而导致打印精度不高、开裂等现象严重。

[0003] 在先技术中，防止翘曲的装置是通过改变喷头温度(加风扇等)及调节成型台温度来调节打印物体的温差，但效果不理想。

[0004] 调节中间区域较低温度必要且急迫，对提高打印质量和精度具有重要意义。

发明内容

[0005] 本申请实施例的目的是提供一种防翘曲装置及防翘曲方法，能够解决现有技术中无法精确调节打印质量和打印精度的问题。

[0006] 为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

[0007] 第一方面，本申请实施例提供了一种防翘曲装置，用于提高物体表面温度的均匀性，其特征在于，包括加热组件、遮光组件、测温组件,所述加热组件与所述遮光组件连接，所述加热组件与所述遮光组件至少部分地处于成型台一侧，所述装置与所述成型台上的打印物体留有空间不接触；

[0008] 所述加热组件为光加热组件，包括至少一组光源和光源控制器，所述光源与所述光源控制器连接，所述光源控制器用于控制所述光源的强度；

[0009] 所述遮光组件包括遮光器和调节单元，所述调节单元根据所述测温组件反馈位置信号调节所述遮光器照射到所述打印物体上的位置，所述光源控制器根据所述测温组件反馈温度信号调节所述光源强度，并辐射到所述打印物体表面，使所述打印物体表面温度升高，以提高所述打印物体表面温度的均匀性。

[0010] 第二方面，本申请实施例提供了一种防翘曲方法，其特征在于，所述防翘曲方法的步骤包括：

[0011] 设定初始区域，测温组件测量该区域打印物体表面温度，并记录；

[0012] 调节遮光组件，使光线照射范围限制在该区域；

[0013] 调节加热组件使照射到所述打印物体的表面温度达到预设值或表面温度较大值；

[0014] 重复以上过程，测量邻近区域温度值并调节该区域温度值；

[0015] 直至升高所述打印物体所有表面较低温度的区域，使所述打印物体表面温度趋于一致。

[0016] 在本申请实施例中，加热组件的设置有利于控制光源的强度，提高打印物体表面温度均匀化，遮光组件的设置有利于将光源投射到指定区域而不影响非加热区域，测温组件的设置有利于识别指定区域的温度与位置信号。具体地，设置至少一组光源可以调节指定面的温度不均现象，而设置至少一组防翘曲装置可以至少提高打印物体单方向面的温度，也可以提高打印物体水平方向所有面。本申请的实施例精确地提高了打印物体表面的温度均匀性，具有防止整个打印过程任意位置翘曲，避免打印物体开裂、扭曲的现象，对精确提高打印物体的精度和质量具有有益效果。

附图说明

[0017] 图1是本申请一种实施例中防翘曲装置的结构示意图；

[0018] 图2是本申请实施例中碳材料的防翘曲方法的流程示意图。

[0019] 附图标记说明：

[0020] 10、防翘曲装置；20、加热组件；21、光源；22、光源控制器；30、遮光组件；31、遮光器；32、调节单元；321、驱动单元；322、执行单元；40、成型台；50、打印物体；60、测温组件；61、温度测量仪；62、位置测量仪；70、转向组件；80、3D打印机

具体实施方式

[0021] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0022] 本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0023] 下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的防翘曲装置及防翘曲方法进行详细地说明。

[0024] 参见图1，本申请的实施例提供了一种防翘曲装置10，用于提高物体表面温度的均匀性，其特征在于，包括加热组件20、遮光组件30、测温组件60,所述加热组件20与所述遮光组件30连接，所述加热组件20与所述遮光组件30至少部分地处于成型台40一侧，所述装置10与所述成型台40上的打印物体50留有空间不接触；

[0025] 所述加热组件20为光加热组件，包括至少一组光源21和光源控制器22，所述光源21与所述光源控制器22连接，所述光源控制器22用于控制所述光源21的强度；

[0026] 所述遮光组件30包括遮光器31和调节单元32，所述调节单元32根据所述测温组件60反馈位置信号调节所述遮光器31照射到所述打印物体50上的位置，所述光源控制器22根据所述测温组件60反馈温度信号调节所述光源21强度，并辐射到所述打印物体50表面，使所述打印物体50表面温度升高，以提高所述打印物体50表面温度的均匀性。

[0027] 在本申请实施例中，加热组件20的设置有利于控制光源21的强度，提高打印物体50表面温度均匀化，遮光组件30的设置有利于将光源21投射到指定区域而不影响非加热区域，测温组件60的设置有利于识别指定区域的温度与位置信号。具体地，设置至少一组光源
21可以调节指定面的温度不均现象，而设置至少一组防翘曲装置10可以至少提高打印物体单方向面的温度，也可以提高打印物体水平方向所有面。本申请的实施例精确地提高了打印物体表面的温度均匀性，具有防止整个打印过程任意位置翘曲，避免打印物体开裂、扭曲的现象，对精确提高打印物体的精度和质量具有有益效果。

[0028] 需要说明的是，成型台40处于3D打印机80上，物体50在成型台40上打印成型，根据3D打印机成型方式的不同，防翘曲装置10可以与成型台40连接，跟随成型台40移动，也可以固定在打印机上不随成型台40移动。

[0029] 需要说明的是，光源21至少一组，光源21为多组时，可以呈阵列排布，根据测得的温度及位置控制光源的开关、强弱、时间。

[0030] 需要说明的是，遮光器31可以是板状结构，遮光器31与光源21连接，遮光器31在调节单元32的调节下调节角度使光线照射到指定区域。

[0031] 需要说明的是，该装置在不含测温组件60的情况下同样可以将较低温度区域的温度值升高，进而缩小温差，但无法精准实现控温。

[0032] 需要说明的是，在该装置中，所有温度及位置信号的记忆与反馈，可以接入3D打印机的控制系统里面，统一控制与反馈，也可以直接用该装置的组件进行控制与调节。

[0033] 其中，在开始打印过程中，所述打印物体50表面开始逐渐形成温度不均现象，当随着打印物体50分层厚度的增加，温度不均现象更加明显；

[0034] 可选地，所述光源21为电流驱动发热发光器具，例如红外线加热灯泡或灯珠、激光器。

[0035] 需要说明的是，光源21在通电后产生热光，光线辐射到物体50表面产生热量进而提高温度。

[0036] 可选地，所述测温组件60包括温度测量仪61，所述温度测量仪61测量并反馈所述光源21辐射到所述打印物体50上产生的温度。

[0037] 需要说明的是，温度测量仪61检测到指定区域的温度后，将信号反馈给加热组件20及遮光组件20以调节该区域的温度，待达到预设温度值时，进入下一区域进行检测温度并调节，重复该过程直到打印物体50所有表面温度均匀。

[0038] 需要说明的是，该过程也可以是温度测量仪61检测到指定区域所有的温度信号后，将信号反馈给加热组件20及遮光组件20同时调节该区域的温度变化，待达到预设温度值时，随着打印过程的持续，进入下一区域进行检测温度并调节，重复该过程直到打印物体50所有表面温度均匀。

[0039] 可选地，所述光源控制器22根据所述测温组件60的反馈信号控制相关区域的所述光源21开关或强弱实现该区域光照强度的变化。

[0040] 需要说明的是，光源控制器22可以同时控制至少一组光源21，进而产生某一方向的温度变化。

[0041] 需要说明的是，光源控制器22通过开关控制可以实现某个位置任意一组光源21的断开与接通，也可以实现实现某个位置任意一组光源21的强弱。

[0042] 可选地，所述测温组件60还包括位置测量仪62，所述位置测量仪62测量并反馈测量区域温度信号的位置信息。

[0043] 需要说明的是，所述位置测量仪62主要用于测量温度信号的位置。

[0044] 可选地，所述调节单元32包括驱动单元321和执行单元322，所述驱动单元321和所述执行单元322连接；

[0045] 所述驱动单元321为动力装置，例如电机，所述执行单元322一端与所述遮光器31连接，所述执行单元322在所述驱动单元321的驱动下调节所述遮光器31使照射到所述打印物体50表面的位置发生变化。

[0046] 需要说明的是，所述调节单元32主要用于将光线准确辐射到所需的范围内。

[0047] 可选地，所述装置10为至少一组，用于照射所述打印物体50的至少一个面。

[0048] 需要说明的是，所述装置10可以为四组，分别分布在成型台40四个方向上，也可以为一组，分布在某一个平面上，所述装置10也可以呈圆周状，平行于成型台40且分布在打印物体50的周围。

[0049] 可选地，所述装置10还包括转向组件70，所述转向组件70控制所述测温组件60位置或角度发生变化以测量不同位置的温度信号。

[0050] 需要说明的是，所述转向组件70用以控制测温组件60的运动，该运动可以是测温组件60位置发生变化，或者角度发生变化，所述转向组件70包括驱动单元与转向单元，驱动单元可以是电机，带动转向单元运动或转动进而实现测温组件60在所述打印物体50上不同的位置检测温度。

[0051] 参见图2，本申请的实施例提供了一种防翘曲方法，其特征在于，所述防翘曲方法的步骤包括：

[0052] 设定初始区域，测温组件60测量该区域打印物体50表面温度，并记录；

[0053] 步骤S101：设定初始区域，该初始区域位于不包括与成型台40接触的底层，也不包括与打印喷头接触的顶层，测量该区域的温度值可以求平均值，也可以精细到每处位置，测量的信号值可以保存在3D打印系统介质中，也可以直接保存到所述光源控制器22中；

[0054] 调节遮光组件30，使光线照射范围限制在该区域；

[0055] 步骤S102：该区域是指具有测量温度值的区域，根据3D打印程序设定区域控制驱动单元运动321，进而带动执行单元322，所述执行单元322带动遮光器31缩放区域范围；

[0056] 调节加热组件20使照射到所述打印物体50的表面温度达到预设值或表面温度较大值；

[0057] 步骤S103：根据当前该区域的温度值，通过调节光源控制器22使光源21强度发生变化，若该区域使用所述平均值，则预设值与所述平均值之差即是待升高温度值，若精确调节，则根据该区域温度分布，精确控制该区域所处位置处照射的光强度，升高的温度值为预设值与该位置处的温度值；

[0058] 其中，表面温度较大值为测量所得所述底层或所述顶层的较高温度值；

[0059] 重复以上过程，测量邻近区域温度值并调节该区域温度值；

[0060] 步骤S104：待该区域的温度达到预设值时，所述装置10照射范围进入下一个区域，其中，如果照射范围很小，不足以覆盖打印物体50的水平长度，则下一个区域则是水平相邻区域，优先保证打印物体50的水平面温度达到预设值后，逐步跟随打印机垂直方向调节温度；如果照射范围较大，足以覆盖打印物体50的水平长度，则只需沿着打印机垂直方向调节温度即可，邻近区域是垂直方向相邻的区域。

[0061] 直至升高所述打印物体50所有表面较低温度的区域，使所述打印物体50表面温度趋于一致。

[0062] 步骤S105：重复升温过程，逐步使打印物体50表面的较低温度达到预设温度值，使打印物体50表面温度趋于一致。

[0063] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

[0064] 上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。