RU2714332C2 - First layer printing control method on 3d printer - Google Patents
First layer printing control method on 3d printer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714332C2 RU2714332C2 RU2018111756A RU2018111756A RU2714332C2 RU 2714332 C2 RU2714332 C2 RU 2714332C2 RU 2018111756 A RU2018111756 A RU 2018111756A RU 2018111756 A RU2018111756 A RU 2018111756A RU 2714332 C2 RU2714332 C2 RU 2714332C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- printer
- printing
- desktop
- measured
- layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологий синтеза, т.е. изготовления трехмерных физических объектов добавочным нанесением (наслоением) с использованием, в частности, полимерных материалов, а точнее к технологиям струйной 3D печати, вспомогательным операциям указанных технологий и оборудованию для осуществления вспомогательных операций, а именно к способу контроля печати первого слоя на 3D принтере.The invention relates to the field of synthesis technologies, i.e. manufacturing of three-dimensional physical objects by additional deposition (layering) using, in particular, polymeric materials, and more specifically to 3D inkjet printing technologies, auxiliary operations of these technologies and equipment for auxiliary operations, namely, to a method for controlling the printing of the first layer on a 3D printer.
Из уровня техники известно устройство для обнаружения дефицита материала и блокировки материала для 3D-принтера на основе FDM контроля печати, способ работы которого может быть выбран в качестве наиболее близкого аналога заявленного способа (см. CN 106079449 A, 09.11.2016). Схема обнаружения недостатка материала и блокировки материала содержит устройство обнаружения дефицита материала и устройство блокировки материала, в котором устройство обнаружения дефицита материала и устройства блокировки материала содержит шаговый двигатель, фотоэлектрический датчик, трубку, материал проволоки и сопло и дополнительно содержит схему обнаружения аномалий и одночиповый микрокомпьютер.The prior art device for detecting material shortages and blocking material for a 3D printer based on FDM print control, the method of operation of which can be selected as the closest analogue of the claimed method (see
Недостатком указанного системы является то, что она имеет жесткую, не гибкую логику работы, так как на выходе системы имеется только два значения :логический ноль( при возникновении ошибки принтер прекращает работу и переходит в режим ожидания оператора) и логическая единица (принтер работает в нормальном режиме). Система, описанная в наиболее близком аналоге, не обеспечивает возможности разделения ошибок, а только фиксирует их, также система не предназначена для самостоятельной стабилизации работы. И главное, указанная в качестве наиболее близкого аналога система не предназначена для контроля первого слоя печати, который обеспечивает достижение его максимальной адгезии не только исключением дефицита нити, но и исключением ситуации, когда нить будет подаваться в чрезмерном количестве.The disadvantage of this system is that it has a rigid, non-flexible operation logic, since there are only two values at the system output: logical zero (when an error occurs, the printer stops working and goes into operator standby mode) and logical unit (the printer works in normal mode). The system described in the closest analogue does not provide the possibility of separating errors, but only fixes them, and the system is not intended for independent stabilization of work. And most importantly, the system indicated as the closest analogue is not designed to control the first printing layer, which ensures its maximum adhesion not only by eliminating the deficit of the thread, but also by eliminating the situation when the thread will be fed in excessive quantities.
Техническим результатом заявленного способа является повышение гибкости настроек, обеспечение возможности регулирования процессом и достижение максимальной адгезии первого слоя печати.The technical result of the claimed method is to increase the flexibility of settings, providing the ability to control the process and achieving maximum adhesion of the first print layer.
Заявленный технический результат достигается посредством создания способа контроля печати первого слоя на 3D принтере включающего подачу материала пластика через блок контроля нити, который посредством энкодера и датчика энкокодера измеряет параметры проходящей через него нити и передает их в модуль управления 3D принтером, где измеренные параметры сравнивают с номинальным значением параметра, вычисленного для того же промежутка времени, в котором данный параметр измерялся и, в зависимости от соотношения измеренного и номинального значения параметра, изменяют расстояние между рабочим столом 3D принетра и его соплом, механизм подачи нити подает нить в термоизолятор, нить нагревают в нагревательном блоке и продавливают нить через сопло на рабочий стол, где производится печать контура, который размещается вокруг предполагаемого контура печатаемой детали, в ходе печати которого проводят выравнивание рабочего стола, используя систему контроля высоты первого слоя для получения информации о высоте сопла над рабочей платформой по всему периметру, таким образом, определив нахождения всех крайних точек рабочей платформы в требуемом допуске, если все крайние точки находятся в допуске, то система оповещает об успешном выполнении операции, если некоторые точки определяются вне допуска, то система оповещает пользователя, что необходимо произвести выравнивание рабочей платформы относительно плоскости перемещения печатающей головки.The claimed technical result is achieved by creating a method for printing the first layer on a 3D printer that includes feeding plastic material through the filament control unit, which measures the parameters of the filament passing through it with an encoder and encoder sensor and transfers them to the 3D printer control module, where the measured parameters are compared with the nominal the value of the parameter calculated for the same period of time in which the given parameter was measured and, depending on the ratio of the measured and nominal values The values of the parameter change the distance between the desktop of the 3D printer and its nozzle, the thread feeding mechanism feeds the thread into the heat insulator, the thread is heated in the heating block and the thread is forced through the nozzle to the desktop, where the circuit is printed, which is placed around the intended contour of the printed part, in the process of printing which aligns the desktop using the height control system of the first layer to obtain information about the height of the nozzle above the working platform along the entire perimeter, thus determining ahozhdeniya all extreme points of the working platform in the required admission if all end points are in tolerance, the system notifies the operation is successful, if some points are determined out of tolerance, the system alerts the user that is necessary to align the work platform relative to the plane of movement of the print head.
В частном варианте выполнения способа диск энкодера создает максимальное трение с пластиковой нитью, при этом количество нити отсчитывают фотодатчиком, который применяют в качестве датчика отсчета количества нити.In a particular embodiment of the method, the encoder disk creates maximum friction with plastic thread, while the number of threads is counted by a photosensor, which is used as a sensor for counting the number of threads.
В частном варианте выполнения способа блок энкодера считывает информацию магнитным датчиком с магнитного диска энкодера, при этом магнитный датчик применяют в качестве датчика отсчета количества нити.In a particular embodiment of the method, the encoder unit reads the information with a magnetic sensor from the magnetic disk of the encoder, and the magnetic sensor is used as a sensor for counting the number of threads.
В частном варианте выполнения способа в качестве параметра, измеряемого блоком контроля нити, может быть выбрано количество импульсов выдавленного пластика или длина пройденного пластика.In a particular embodiment of the method, the number of pulses of the extruded plastic or the length of the plastic passed through can be selected as a parameter measured by the thread control unit.
Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими рисунками:The claimed invention is illustrated by the following figures:
Фиг. 1 - общая схема элементов 3D принтера;FIG. 1 is a general diagram of the elements of a 3D printer;
Фиг. 2 - схема элементов печатающей головки;FIG. 2 is a diagram of the elements of the print head;
Фиг. 3 - схема моделирования процесса, при которой пластиковая нить подается на верной высоте для обеспечения необходимой адгезии материала;FIG. 3 is a process simulation diagram in which a plastic thread is fed at the correct height to provide the necessary adhesion of the material;
Фиг. 4 - схема моделирования процесса, при которой пластиковая нить подается на слишком низкой высоте;FIG. 4 is a process simulation diagram in which a plastic thread is fed at too low a height;
Фиг. 5 - схема моделирования процесса, при которой сопло находится слишком высоко над рабочей платформой.FIG. 5 is a process simulation diagram in which the nozzle is too high above the working platform.
На фиг. 1-5:In FIG. 1-5:
1 - Блок энкодера1 - Encoder Block
2 - Механизм подачи материала (подающие шестерни или ролики)2 - Material feeding mechanism (feed gears or rollers)
3 - Термоизолятор (термобарьер)3 - Thermal insulator (thermal barrier)
4 - Нагревательный блок4 - Heating block
5 - Сопло подачи материала5 - Material feed nozzle
6 - Пластиковая нить ( материал для печати )6 - Plastic thread (print media)
7 - Фотодатчик7 - Photosensor
8 - Диск энкодера с контактным колесом.8 - Encoder disk with a contact wheel.
9 - Печатающая головка.9 - The print head.
10 - Направляющая рельса, по которой перемещается печатающая головка.10 - Rail guide along which the print head moves.
11 - Рабочий стол.11 - Desktop.
12 - Катушка рабочего материала.12 - Coil of working material.
Заявленный способ контроля печати первого слоя на 3D принтере позволяет решить поставленную техническую задачу применением одновременно двух приемов: контроля высоты печати первого слоя, (контроль прижима первого слоя) и контроля равномерности калибровки рабочего стола.The claimed method of controlling the printing of the first layer on a 3D printer allows us to solve the technical problem by using two methods simultaneously: control the print height of the first layer (control the pressure of the first layer) and control the uniformity of calibration of the desktop.
Контроль высоты печати первого слоя обеспечивает максимально верную адгезию (прижим или прилипание) первого слоя детали к столу. Данная функция обеспечивает стабильность получения положительного результата в результате печати. Если первый слой будет иметь недостаточную адгезию или слишком высокую, то либо в процессе печати деталь может отслоиться от рабочего стола и процесс печати будет испорчен, либо печатающая головка может забиться, в результате чего подача материала прекратиться и процесс печати будет также испорчен.The control of the print height of the first layer ensures the most accurate adhesion (pressure or adhesion) of the first layer of the part to the table. This function ensures the stability of obtaining a positive result as a result of printing. If the first layer has insufficient adhesion or is too high, either during the printing process the part may peel off from the desktop and the printing process will be damaged or the print head may become clogged, as a result of which the media will stop and the printing process will also be damaged.
Контроль равномерности калибровки рабочего стола обеспечивает возможность пользователю полностью в автоматическом режиме произвести тест калибровки равномерности стола, для достижения максимальной адгезии по всей поверхности стола. В результате этой проверки, в случае успеха, можно стартовать печать, либо дать рекомендации пользователю, что необходимо произвести выравнивание рабочего стола относительно плоскости перемещения печатающей головки.Monitoring the uniformity of the calibration of the desktop allows the user to fully automatically test the calibration of the uniformity of the table in order to achieve maximum adhesion over the entire surface of the table. As a result of this check, if successful, you can start printing, or give recommendations to the user that it is necessary to align the desktop relative to the plane of movement of the print head.
В процессе печати 3D принтере первого слоя возможно несколько вариантов событий:In the process of printing a 3D printer of the first layer, several possible events are possible:
Пластиковая нить подается на верной высоте для обеспечения необходимой адгезии материала (фиг. 3).The plastic thread is fed at the correct height to ensure the necessary adhesion of the material (Fig. 3).
Пластиковая нить подается на слишком низкой высоте (фиг. 4), в результате чего сопло находится слишком близко к рабочей платформе и пластиковая нить из сопла не может подаваться или подается в слишком малом количестве. В результате чего может произойти блокировка (забивание) печатающей головки.The plastic thread is fed at too low a height (Fig. 4), as a result of which the nozzle is too close to the working platform and the plastic thread from the nozzle cannot be fed or is fed in too small a quantity. As a result, blocking (clogging) of the print head may occur.
Сопло находится слишком высоко над рабочей платформой (фиг. 5), в результате чего пластиковая нить не касается рабочей платформы и не имеет необходимой адгезии к ней. В результате чего печатаемая модель не может сформировать требуемую геометрию.The nozzle is too high above the working platform (Fig. 5), as a result of which the plastic thread does not touch the working platform and does not have the necessary adhesion to it. As a result, the printed model cannot form the required geometry.
Контроль высоты печати первого слоя реализуется посредством устройства, содержащего блок контроля нити-блок энкодера 1, который состоит из диска энкодера с контактным колесом 8 для создания максимального трения с пластиковой нитью. Так же блок энкодера может быть построен на магнитном диске и специальном датчике определения положения этого магнитного диска (так же с контактным колесом).The control of the print height of the first layer is implemented by means of a device containing a control unit for the yarn-
Механизм подачи материала 2 подает пластик в процессе печати. Пластиковая нить 6 проходит по каналу через термоизолятор 3, нагревается в нагревательном блоке 4 и продавливается через сопло подачи материала 5 образуя на выходе из сопла тонкую нить и которой в результате строится печатаемая модель.
В процессе печати, пластиковая нить 6 проходит через блок энкодера 1 и, в нем, соприкасается с диском энкодера 8. В результате плотного соприкосновения и максимального трения с контактным колесом, поступательное движение пластиковой нити преобразуется в вращательное движение диска энкодера 8. Фотодатчик 7 отслеживает вращение диска 8, в результате чего система отсчитывает, сколько пластиковой нити прошло через нее.During printing, the
Блок контроля может отсчитывать количество импульсов за N мм (настраиваемое значение, которое определяет чувствительность системы ) выдавленного пластика или рассчитывая длину пройденного пластика (количества, обьема, и. т.д или их производных). Далее количество импульсов делится на номинальное значение за тот же промежуток времени, получая при этом значение коэффициент соотношения измеренной и номинальной величин, который передается в модуль управления.The control unit can count the number of pulses per N mm (a custom value that determines the sensitivity of the system) of the extruded plastic or by calculating the length of the plastic passed (quantity, volume, etc., or their derivatives). Next, the number of pulses is divided by the nominal value for the same period of time, while receiving the value of the ratio of the measured and nominal values, which is transmitted to the control module.
В качестве примера можно привести систему, где модуль управления имеет 3 уставки:An example is a system where the control module has 3 settings:
1. Уставка свободной подачи.1. Free feed setting.
2. Уставка затруднительной подачи.2. The setting of the difficult feed.
3. Уставка частичной блокировки подачи.3. Setpoint for partial feed lock.
Сравнивая коэффициент соотношения с уставками, модуль принимает решение о увеличении, уменьшении или сохранении прежнего значения зазора между соплом и рабочим столом 3D принтера.Comparing the correlation coefficient with the settings, the module decides to increase, decrease or maintain the previous value of the gap between the nozzle and the desktop of the 3D printer.
Модуль управления 3D принтером может иметь уставку полной блокировки подачи, которую применяют при отсутствии подачи пластика.The 3D printer control module may have a full feed lock setting, which is used when there is no plastic feed.
Вышеописанный пример алгоритма может меняться от системы к системе.The above example algorithm may vary from system to system.
В каждой печатающей головке блок энкодера калибруется и исходя из полученных данных, возможно определить все три ситуации и среагировать на них корректировкой высоты первого слоя.In each printhead, the encoder block is calibrated and based on the data obtained, it is possible to determine all three situations and respond to them by adjusting the height of the first layer.
Контроль равномерности калибровки рабочего стола осуществляется следующим образом.Monitoring the uniformity of the calibration of the desktop is as follows.
Для печати на всей плоскости рабочей платформы, она должна быть равномерно откалибрована по всему периметру. Допуск равномерности должен быть в пределах толщины слоя печати, если это условие не будет соблюдено, например, одна сторона будет выше допуска, а другая ниже, тогда с одной стороны печатающая головка будет подавать материал над рабочей платформы, в результате чего не будет необходимо адгезии, а с другой стороны высота между соплом и рабочей платформой будет настолько низкой, что материал не сможет подаваться из сопла вовсе.For printing on the entire plane of the work platform, it must be uniformly calibrated around the entire perimeter. The tolerance of uniformity should be within the thickness of the print layer, if this condition is not met, for example, one side will be higher than the tolerance and the other lower, then on the one hand the print head will feed material over the work platform, as a result of which adhesion will not be necessary, on the other hand, the height between the nozzle and the working platform will be so low that the material cannot be fed from the nozzle at all.
Для решения данной проблемы предлагается провести старт печати детали и произвести выравнивание в процессе печати самой детали. Выравнивание, в частном случае выполнения способа, производят посредством формирования специального обрамления, которое печатается в приоритете перед деталью. Пока принтер допечатает данную «юбку» высота первого слоя будет выравнена. Выравнивание также возможно произвести в процессе печати первого слоя.To solve this problem, it is proposed to start printing the part and align during the printing of the part itself. Alignment, in the particular case of the method, is performed by forming a special frame, which is printed in priority over the part. While the printer is printing this skirt, the height of the first layer will be leveled. Alignment is also possible in the printing process of the first layer.
Для этого используют систему контроля высоты первого слоя для получения информации о высоте сопла над рабочей платформой по всему периметру, таким образом, определив нахождения всех крайних точек рабочей платформы в требуемом допуске.To do this, use the height control system of the first layer to obtain information about the height of the nozzle above the working platform around the entire perimeter, thus determining the location of all extreme points of the working platform in the required tolerance.
В случае если все крайние точки находятся в допуске, то система оповещает об успешном выполнении операции. Если некоторые точки определяются вне допуска, то система оповещает пользователя, что необходимо произвести выравнивание рабочей платформы относительно плоскости перемещения печатающей головки (калибровку рабочей платформы).If all the extreme points are within the tolerance, the system notifies you of the successful operation. If some points are determined outside the tolerance, the system notifies the user that it is necessary to align the working platform relative to the plane of movement of the print head (calibration of the working platform).
Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что заявленный способ позволит посредством простых технических средств решить проблему контроля первого слоя печати от качества выполнения которого зависит качество выполнения всех остальных слоев.Given the foregoing, we can conclude that the claimed method will allow using simple technical means to solve the problem of controlling the first print layer on the quality of execution of which depends on the quality of execution of all other layers.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018111756A RU2714332C2 (en) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | First layer printing control method on 3d printer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018111756A RU2714332C2 (en) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | First layer printing control method on 3d printer |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018111756A RU2018111756A (en) | 2019-10-03 |
RU2018111756A3 RU2018111756A3 (en) | 2019-10-03 |
RU2714332C2 true RU2714332C2 (en) | 2020-02-14 |
Family
ID=68206028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018111756A RU2714332C2 (en) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | First layer printing control method on 3d printer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714332C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021221620A1 (en) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional object physical property deviation determination |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU155702U1 (en) * | 2014-11-26 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | MULTI-LAYER SURFACE OF A 3D PRINTER PRINTING AREA WORKING WITH THE FDM TECHNOLOGY |
CN106079449A (en) * | 2016-08-01 | 2016-11-09 | 江苏时间环三维科技有限公司 | A kind of lacking based on FDM3D printer, expects putty testing circuit |
RU2015136012A (en) * | 2015-08-25 | 2017-03-03 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "3D-лаб" | 3D desktop printer |
-
2018
- 2018-04-02 RU RU2018111756A patent/RU2714332C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU155702U1 (en) * | 2014-11-26 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | MULTI-LAYER SURFACE OF A 3D PRINTER PRINTING AREA WORKING WITH THE FDM TECHNOLOGY |
RU2015136012A (en) * | 2015-08-25 | 2017-03-03 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "3D-лаб" | 3D desktop printer |
CN106079449A (en) * | 2016-08-01 | 2016-11-09 | 江苏时间环三维科技有限公司 | A kind of lacking based on FDM3D printer, expects putty testing circuit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021221620A1 (en) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Three-dimensional object physical property deviation determination |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018111756A (en) | 2019-10-03 |
RU2018111756A3 (en) | 2019-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10000069B2 (en) | Thermal transfer printer | |
RU2714332C2 (en) | First layer printing control method on 3d printer | |
SE513524C2 (en) | Systems and method for calculating and / or monitoring a fluid flow in a dialysis apparatus | |
KR20150099026A (en) | Apparatus and method for automatic monitoring of filament feeding in FDM 3D printer | |
JP6003764B2 (en) | Coating device and coating method | |
WO2018013372A1 (en) | Dimensional accuracy in generating 3d objects | |
US11041745B2 (en) | System and method for monitoring liquid adhesive flow | |
WO2021021947A1 (en) | Measuring abrasive flow rates in a conduit | |
CN111194265B (en) | Printer unit and method for 3D printing device | |
CN206127108U (en) | Overflow method glass production line and automatic control system thereof | |
JP2021508768A5 (en) | Equipment and methods for controlling the flow of precursors | |
RU2714333C2 (en) | First layer printing control device on 3d printer | |
US9186692B2 (en) | Particle supplying apparatus, method of controlling particle supplying apparatus, and method of acquiring speed determining information | |
US9862182B2 (en) | Image recording apparatus and parameter setting method | |
CN109926277A (en) | Rubber absorption capacity automatic control device and method | |
JP2016182678A (en) | Recording device | |
US11813856B2 (en) | Adjusting tension of a substrate | |
JPH02137911A (en) | Dimensional control device for molded material in inflation molding line | |
US20210197483A1 (en) | Valve assemblies for conduits | |
US11325375B2 (en) | Potential printhead strike determination | |
US20240181712A1 (en) | Method and system for measuring a jetting characteristic | |
CN210309065U (en) | Print head, print head device and three-dimensional printer | |
JP2004321913A (en) | Coating system | |
FI116162B (en) | Procedure for measuring porosity | |
JP2006312286A (en) | Printing apparatus, stick-slip detection method, program, and printing system |