一種三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置,包括：三維打印機(jī)、三維打印耗材安裝部件、RFID芯片、接口裝置；本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是有效地防止了偽造并使用戶在耗材最優(yōu)化狀態(tài)下打印模型；進(jìn)一步提高了打印質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)了一些有用的輔助功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置，屬于三維打印耗材的識(shí)別和參數(shù)的存儲(chǔ)、量化和使用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)的熔絲堆積成型(Fused Deposit1n Modeling FDM)三維打印機(jī),又叫熱熔擠出式三維打印機(jī)，特別是桌面型的熔擠出式三維打印機(jī)，因?yàn)樵靸r(jià)低廉，三維打印耗材易得，其應(yīng)用也越來(lái)越廣，國(guó)內(nèi)外有越來(lái)越多的廠家提供熔絲堆積成型式三維打印機(jī)和相應(yīng)的三維打印耗材。該專(zhuān)利主要圍繞FDM類(lèi)三維打印機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。
[0003]根據(jù)檢索相關(guān)的傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)，熔絲堆積式三維打印機(jī)的三維打印耗材通常以塑料絲的形式，通過(guò)卷軸載體提供。打印機(jī)將這種塑料絲通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)推入打印擠出頭的加熱器熔化，然后由打印擠出頭的噴嘴擠出形成細(xì)絲，該細(xì)絲離開(kāi)噴嘴后會(huì)冷卻固化，這個(gè)噴嘴在計(jì)算機(jī)控制的電機(jī)下，在X，Y平面做二維運(yùn)動(dòng)，并在打印底板上，距離一定高度，使得細(xì)絲可以從噴嘴擠出，并附著在底板上，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的形狀運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造出第一層實(shí)體形狀。然后，噴嘴在計(jì)算機(jī)控制下相對(duì)底板做垂直Z方向的位移，并在第一層的基礎(chǔ)上構(gòu)造出第二層乃至后續(xù)多層的三維實(shí)體，最終完成通過(guò)熔化的塑料細(xì)絲構(gòu)造出三維實(shí)體的打印件。
[0004]隨著Stratasys的熔絲堆積成型(FDM)三維打印技術(shù)的專(zhuān)利失效,近幾年涌現(xiàn)了一批低成本的桌面型FDM三維打印機(jī)。這些FDM三維打印機(jī)雖然成本低，但是在實(shí)際應(yīng)用中有一系列的操作和設(shè)置問(wèn)題。其中關(guān)鍵的一部分就是三維打印耗材參數(shù)的設(shè)置，這些參數(shù)簡(jiǎn)單地說(shuō)主要是:熔化三維打印耗材的溫度、細(xì)絲擠出的速度以及細(xì)絲被擠出后的冷卻速度。這幾個(gè)參數(shù)對(duì)最終打印成品的成形，精度，外觀起著非常關(guān)鍵的作用。
[0005]熔絲堆積成型式桌面三維打印機(jī)使用的三維打印耗材通常是正圓的塑料絲，常用的直徑規(guī)格有3mm和1.75mm。其材料主要為ABS塑料或者PLA塑料。PLA塑料熔化后的流動(dòng)性比ABS塑料熔化后的流動(dòng)性比要差，更加粘稠，更難打印出理想的三維實(shí)體，所以如何配置好三維打印機(jī)的工作狀態(tài)對(duì)于用基于PLA的三維打印耗材打印更為重要。這里三維打印機(jī)的工作狀態(tài)指三維打印機(jī)的打印溫度、打印速度和冷卻速度，
[0006]熔化三維打印耗材的溫度是打印擠出頭的加熱器溫度，簡(jiǎn)稱(chēng)打印溫度，這個(gè)溫度實(shí)際上是一個(gè)不規(guī)范的加熱器溫度，一方面不同三維打印機(jī)的擠出頭的溫度傳感器安裝位置不同，使得加熱器內(nèi)部的實(shí)際溫度與溫度傳感器測(cè)量的溫度存在溫差；另一方面加熱器形狀和制做加熱器的材料不同，導(dǎo)致即便加熱器內(nèi)部某些位置的溫度相同，實(shí)際加熱熔化的效果也不同，所以，這個(gè)打印溫度對(duì)于不同的打印機(jī)可能有不同的實(shí)際效果，它更準(zhǔn)確說(shuō)是表示在同一臺(tái)打印機(jī)或者同型號(hào)打印機(jī)上擠出頭的加熱程度。塑料是一種玻璃體，它沒(méi)有明確的熔點(diǎn)，而是在一定的溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)可流動(dòng)的狀態(tài)，擠出頭加熱溫度的設(shè)置會(huì)影響到細(xì)絲由噴嘴擠出后的流動(dòng)性，通常打印溫度越高，細(xì)絲流動(dòng)性越好。這個(gè)流動(dòng)性對(duì)于三維打印的影響主要在四個(gè)方面:第一方面，是底層到打印底板的附著性，較高的打印溫度能夠使打印的第一層能夠更加牢固地附著在打印底板上，從而為后續(xù)多層的打印提供精確穩(wěn)定的打印基礎(chǔ)；第二方面是打印層間的結(jié)合牢固程度；第三方面是打印頭在不同打印區(qū)域間運(yùn)動(dòng)時(shí)拉絲的程度，溫度過(guò)高，流動(dòng)性太好，會(huì)使得打印頭從一個(gè)打印區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)打印區(qū)域時(shí)(比如，打印人像時(shí)的兩條腿)，打印頭仍然有少量塑料細(xì)絲流出，從而在打印頭運(yùn)動(dòng)的軌跡上拉出一條不必要的較細(xì)的絲，影響打印精度和打印實(shí)體的外觀；第四方面是在有伸出或橋接時(shí)，也就是打印細(xì)絲下方懸空或者部分懸空時(shí)，打印細(xì)絲形狀的保持程度，打印溫度低，打印細(xì)絲容易凝固，形狀保持的就會(huì)好些，表現(xiàn)是懸空部分向下塌陷的程度較小。溫度對(duì)于以上方面的作用不是唯一的，細(xì)絲擠出的速度和細(xì)絲的冷卻速度也會(huì)影響到這些效果。
[0007]細(xì)絲擠出的速度，又叫打印速度，是指打印頭(若非明確區(qū)分，打印頭泛指打印擠出頭的加熱器和打印擠出頭的噴嘴總成)相對(duì)底板水平運(yùn)動(dòng)的速度。桌面級(jí)三維打印機(jī)的打印速度通常在5mm/s至80mm/s,有個(gè)別機(jī)型可以達(dá)到100mm/s以上。其他設(shè)置不變的情況下，打印速度快時(shí)顯然需要更快的細(xì)絲擠出速度，也就需要更快地將三維打印耗材熔化。而且，不同打印速度，三維打印耗材在加熱器停留時(shí)間不同，熔化的效果不同，擠出細(xì)絲的特性(如流動(dòng)性)也會(huì)不一樣。這樣在其他相同條件下，例如打印溫度，不同的打印速度會(huì)影響到打印出的三維打印件的實(shí)際效果。另外，為達(dá)到穩(wěn)定的細(xì)絲擠出速度，三維打印耗材本身的尺寸精度也很重要。三維打印耗材的尺寸精度就是三維打印耗材實(shí)際的直徑。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)已1.75mm直徑規(guī)格的三維打印耗材，通常其直徑誤差要優(yōu)于+/-0.05mm。三維打印耗材直徑過(guò)細(xì)，在理論驅(qū)動(dòng)速度下，擠出的細(xì)絲量就少，會(huì)使打印件空隙增加，降低打印質(zhì)量甚至不能成型；直徑過(guò)粗，擠出細(xì)絲過(guò)多，打印材料外溢，同樣影響打印質(zhì)量，還會(huì)使打印頭內(nèi)部壓強(qiáng)過(guò)高，影響使用壽命。
[0008]在三維打印過(guò)程中，熔化的細(xì)絲離開(kāi)打印頭噴嘴后，希望能盡快凝固，有利于保持三維物體的形狀。但是，細(xì)絲也不能凝固的太快，太快會(huì)影響打印層間的結(jié)合牢固程度。而且，凝固速度也會(huì)影響到表面粗糙程度、打印件的內(nèi)應(yīng)力以及因?yàn)樵搩?nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的打印件形變。這樣打印懸空部分時(shí)，往往希望細(xì)絲能盡快冷卻，可以更好地保持形狀；而打印正常結(jié)構(gòu)時(shí)，冷卻速度通?？梢苑啪?，來(lái)獲得更好的強(qiáng)度和表面質(zhì)量。細(xì)絲的冷卻一般通過(guò)在打印頭旁邊安裝微型風(fēng)扇，風(fēng)扇通風(fēng)的強(qiáng)度直接影響細(xì)絲的冷卻速度。所以，通常將冷卻風(fēng)扇的通風(fēng)強(qiáng)度定義為冷卻速度。
[0009]由此可見(jiàn)，如果要取得良好的三維打印效果，需要至少打印溫度、打印速度和冷卻速度這三方面參數(shù)的優(yōu)化配置。同一類(lèi)型的三維打印耗材，也就是基本材料相同的三維打印耗材，因?yàn)樵蠌S家的多樣化，還有添加劑成分的差異，其特性會(huì)有很大差別。目前的做法是操作人員通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)，針對(duì)使用的打印機(jī)和三維打印耗材來(lái)優(yōu)化和手工調(diào)整這些參數(shù)。即便打印機(jī)的特性，如打印溫度以及三維打印耗材驅(qū)動(dòng)精度可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的整定；更換了三維打印耗材或者采購(gòu)不同三維打印耗材后，使用者可能仍然面對(duì)一系列的調(diào)整，其相對(duì)難易程度取決于用戶的個(gè)體差異。
[0010]為保證三維打印的質(zhì)量，用戶需要優(yōu)質(zhì)的三維打印耗材，而實(shí)際市場(chǎng)又是魚(yú)龍混雜，假冒品牌，以次充好已經(jīng)不是新鮮事。用劣質(zhì)三維打印耗材不僅降低打印性能，甚至?xí)p壞三維打印機(jī)。為保障用戶的權(quán)益和設(shè)備廠家的利益需要能夠?qū)θS打印耗材進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
[0011]另外，三維打印耗材使用信息，例如第一次使用，也就是開(kāi)封時(shí)間，剩余三維打印耗材數(shù)量，能夠幫助用戶更好地管理三維打印耗材。三維打印耗材的生產(chǎn)信息會(huì)有利于在出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，廠家追溯根源，改進(jìn)質(zhì)量。
[0012]目前的熔絲堆積成型式桌面三維打印機(jī)所使用的三維打印耗材基本上是將一定直徑的塑料絲繞在卷軸上，分成0.5kg至2kg的包裝。因?yàn)樗芰辖z耗材及其卷軸為整體使用(也就是說(shuō)通常不會(huì)將塑料絲部分取下單獨(dú)使用)，該專(zhuān)利中，除非特別說(shuō)明，將他們統(tǒng)稱(chēng)為三維打印耗材，以簡(jiǎn)化說(shuō)明過(guò)程。這些三維打印耗材沒(méi)有自身攜帶標(biāo)識(shí)和特性的電子信息，更缺乏一套機(jī)制讓三維打印能夠自動(dòng)識(shí)別并利用這些參數(shù)。
[0013]射頻識(shí)別即RFID (Rad1 Frequency IDentificat1n)技術(shù),又稱(chēng)電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID是一類(lèi)技術(shù)和產(chǎn)品的通稱(chēng)，其中標(biāo)簽通常以半導(dǎo)體芯片加天線的形式實(shí)現(xiàn)，該專(zhuān)利中將這種實(shí)現(xiàn)方式通稱(chēng)RFID芯片，而不特別區(qū)分芯片本身還是相連的天線。RFID存儲(chǔ)卡是RFID芯片的一種常見(jiàn)的類(lèi)型，也就是RFID芯片的一種實(shí)現(xiàn)形式。本專(zhuān)利中，數(shù)據(jù)指數(shù)字化存儲(chǔ)的內(nèi)容，特別是RFID芯片上存儲(chǔ)的內(nèi)容；信息是有特定含義的數(shù)據(jù)；參數(shù)是信息的一種。
[0014]隨著破解技術(shù)的提高，有的RFID芯片自身的加密功能已經(jīng)被破解，簡(jiǎn)單利用RFID芯片對(duì)三維打印耗材進(jìn)行標(biāo)識(shí)的方法已經(jīng)不再可靠。例如，飛利浦公司的MIFARE RFID存儲(chǔ)卡就已經(jīng)有公開(kāi)的破解方法。用RFID來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠的三維打印耗材識(shí)別和防偽需要額外的保護(hù)技術(shù)。根據(jù)對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行相關(guān)檢索的結(jié)果顯示，目前的現(xiàn)有技術(shù)還沒(méi)有公開(kāi)如何將三維打印耗材的打印特性參數(shù)化并存入RFID芯片以便三維打印機(jī)在打印時(shí)根據(jù)三維打印耗材的打印參數(shù)調(diào)整實(shí)際打印的工作狀態(tài)，即三維打印機(jī)的打印溫度、打印速度和冷卻速度，從而獲得更好的打印效果的相關(guān)技術(shù)特征，這也是本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0015]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠克服上述技術(shù)問(wèn)題的三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置。
[0016]本實(shí)用新型的一種三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置包括:三維打印機(jī)、三維打印耗材安裝部件、RFID芯片、接口裝置。
[0017]所述三維打印耗材安裝部件用于將三維打印耗材掛在三維打印機(jī)上，所述三維打印耗材通過(guò)該三維打印耗材安裝部件安裝在三維打印機(jī)上，所述RFID芯片固定在三維打印耗材工作時(shí)的靠近三維打印機(jī)一面；對(duì)應(yīng)RFID芯片的有接口裝置，當(dāng)RFID芯片處于接口裝置的工作范圍內(nèi)時(shí)，所述三維打印機(jī)可以通過(guò)接口裝置訪問(wèn)安裝在三維打印耗材上的RFID芯片上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，所述接口裝置的工作距離和安裝位置可以進(jìn)一步優(yōu)化同時(shí)RFID芯片的安裝位置也可以進(jìn)行調(diào)整，使得只有當(dāng)三維打印耗材安裝在三維打印機(jī)上時(shí)，RFID芯片才會(huì)處于接口裝置的工作范圍內(nèi)。
[0018]所述三維打印耗材安裝部件為掛鉤。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:1.有效地防止了偽造，保護(hù)了廠家和用戶的合法權(quán)益；
2.能夠使用戶在三維打印耗材最優(yōu)化狀態(tài)下打印模型；3.進(jìn)一步提高了打印質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)了一些有用的輔助功能。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的帶有RFID芯片的三維打印耗材和具備相應(yīng)接口裝置的三維打印機(jī)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的安裝有RFID芯片的三維打印耗材示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]圖1是本實(shí)用新型的帶有RFID芯片的三維打印耗材和具備相應(yīng)接口裝置的三維打印機(jī)示意圖。三維打印耗材11為示意清晰而繪制為透明，三維打印耗材安裝部件15用于將三維打印耗材掛在三維打印機(jī)12上，三維打印耗材11通過(guò)三維打印耗材安裝部件15安裝在三維打印機(jī)12上，RFID芯片13固定在三維打印耗材11工作時(shí)的靠三維打印機(jī)12的一面；對(duì)應(yīng)RFID芯片13的是接口裝置14，當(dāng)RFID芯片13處于接口裝置14的工作范圍內(nèi)時(shí)，所述三維打印機(jī)12可以通過(guò)接口裝置14訪問(wèn)安裝在三維打印耗材上的RFID芯片13上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，所述安裝在三維打印耗材上的RFID芯片13上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括但不局限于:復(fù)合標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)、三維打印耗材的打印參數(shù)以及三維打印耗材的輔助參數(shù)等，從而實(shí)現(xiàn)三維打印耗材標(biāo)識(shí)和參數(shù)調(diào)用等功能，接口裝置14的工作距離和安裝位置可以進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)RFID芯片13的安裝位置也可以進(jìn)行調(diào)整，使得只有當(dāng)三維打印耗材安裝在三維打印機(jī)12上時(shí)，RFID芯片13才會(huì)處于接口裝置14的工作范圍內(nèi)。
[0024]圖2是本實(shí)用新型的安裝有RFID的三維打印耗材示意圖，包括三維打印耗材11、作為三維打印耗材安裝部件的三維打印耗材安裝部件15、RFID芯片13，三維打印耗材安裝部件15用于將三維打印耗材安裝在三維打印機(jī)12上，RFID芯片13固定在三維打印耗材11工作時(shí)的靠三維打印機(jī)12的一面。
[0025]所述三維打印耗材安裝部件15是掛鉤。
[0026]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型公開(kāi)的范圍內(nèi)，能夠輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置，其特征在于，包括:三維打印機(jī)、三維打印耗材安裝部件、RFID芯片、接口裝置； 所述三維打印耗材通過(guò)三維打印耗材安裝部件安裝在三維打印機(jī)上，所述RFID芯片固定在三維打印耗材工作時(shí)的靠三維打印機(jī)一面；對(duì)應(yīng)RFID芯片的有接口裝置，接口裝置的工作距離和安裝位置以及RFID芯片的安裝位置能夠進(jìn)行調(diào)整，以使得只有當(dāng)三維打印耗材安裝在三維打印機(jī)上時(shí)，RFID芯片才會(huì)處于接口裝置的工作范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維打印耗材的射頻識(shí)別及參數(shù)配置裝置，其特征在于，所述三維打印耗材安裝部件為掛鉤。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK203919740SQ201420366840
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】耿得力 申請(qǐng)人:廈門(mén)達(dá)天電子科技有限公司