引入力控打印:实时优化FFF 3D打印机的流量控制 

2024-04-30 23:57
导读:流量控制是决定3D打印质量的关键因素。通常情况下,传统的3D打印设置在整个打印过程中只会设置一次流量控制,但这会因为输入材料的直径不一致等因素造成流速的变化。

研究人员开发出了一种新的框架,用于实时调整FFF 3D打印机的流量控制,以提高打印质量。虽然有些更高级的3D打印机能够通过逐层调整流量的方式来优化打印过程。它们会扫描每一层打印完成后的结果,与预期效果进行比较,然后相应调整下一层的流量。
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有和没有力控制打印,图片来自:ArXiv

尽管这种方法有所改进,但并非最佳。研究人员提出的新框架能够利用传感器实时读数,在整个打印过程中连续调节流量。

这是通过一种称为“力控打印”(FCP)的技术实现的。这种技术在挤出机上安装了力传感器,实时监控挤出丝材时施加的力量。基于这些数据,算法调整挤出速度,以保证施加的力量始终保持在预设的恒定水平。他们解释说:

“在FFF的力控打印(FCP)中,我们在挤出机组件中装设了一个传感器,以测量打印时通过喷嘴挤出丝材的力。与传统的预设丝材驱动速度方法不同,FCP系统会不断调整驱动速度,确保测量到的驱动力符合预设的恒定标准。打印性能的优劣很大程度上取决于控制器的性能。虽然可以使用PID控制器,但只有经过精确调整的PID控制器才能在应对外部干扰时,准确控制挤出过程。”
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力控打印工作流程,图片来自:ArXiv

为了优化控制器的调整,数据通过贝叶斯优化过程进行分析处理,这是一种适用于数据点较少情况下的数学优化方法。在此过程中,力传感器在整个打印作业期间提供间歇性数据。

这一方法已通过多次测试验证其有效性,测试结果显示,使用FCP技术后的流量误差显著减少。此技术的应用前景广阔,尤其是对于消费级桌面3D打印机,因为只需添加一个新的传感器,而事实上某些打印机已经装备了这种传感器。

该技术的软件部分可以直接在打印机固件中实现,这将有潜力显著提升所有FFF 3D打印机的打印质量。
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