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3.4.2 三維打印的網(wǎng)絡(luò)化

   如今網(wǎng)絡(luò)發(fā)展越來(lái)越快，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)3D打印進(jìn)行控制可以更好的制造出遠(yuǎn)程用戶所需要的制品，對(duì)3D打印的發(fā)展具有重要的意義。中國(guó)專(zhuān)利CN104203547A提出可以采用將三維打印機(jī)和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過(guò)設(shè)置在三維打印機(jī)上的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口，和被定位成從一視點(diǎn)捕捉構(gòu)造容積的視頻的視頻攝像機(jī)，以及被配置成通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口接受三維模型并且控制三維打印機(jī)的操作以便將三維打印模型制作呈三維打印機(jī)的構(gòu)造容積內(nèi)的對(duì)象的處理器，其中處理器可以通過(guò)接口，呈現(xiàn)來(lái)自攝像機(jī)的構(gòu)造容積的圖像和三維模型的二維投影，通過(guò)該圖像的分析，可以用來(lái)預(yù)測(cè)進(jìn)展來(lái)進(jìn)行跟蹤，以便識(shí)別打印過(guò)程中的各種因素的干擾。

   美國(guó)專(zhuān)利US8818544B2提供了一種計(jì)算支撐材料體積的方法，以計(jì)算機(jī)為擠出建立樹(shù)狀數(shù)據(jù)單元網(wǎng)格，該單元網(wǎng)格定義為大量的單元陣列，通過(guò)使用固體認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)（SIG）的計(jì)算機(jī)程序，能夠快速的計(jì)算出3D打印制品所需的支撐材料的體積。

3.4.3 對(duì)打印速率的改進(jìn)

   在連續(xù)粒子擠出快速打印過(guò)程中，熔融的粘性粒子很難填滿120°的轉(zhuǎn)角，并且粒子在熱熔區(qū)會(huì)和其他物質(zhì)如空氣中的水和氧氣反應(yīng)，使打印出每一層的粒子材料的性質(zhì)均不相同，且粒子材料在擠出后會(huì)發(fā)生收縮，而這些問(wèn)題均和打印速度有關(guān)。美國(guó)專(zhuān)利US2013009338A采用控制材料的層疊速率來(lái)改變?nèi)S制品的表面織構(gòu)等其他表面特征，從而得到非均勻表面織構(gòu)的三維制品，從而改善三維制品的表面質(zhì)量。美國(guó)專(zhuān)利US2014048970A1中材料擠出速率按照預(yù)定路線跟隨擠出路徑的變化進(jìn)行調(diào)整，從而改善三維打印表面質(zhì)量。

   中國(guó)專(zhuān)利CN1386089A 通過(guò)在擠壓機(jī)上設(shè)置增壓級(jí)，從而使物料從管嘴擠出的速率和被擠壓物粘度增大的能力同時(shí)增加，擠出速率增大就使有形零件能更快地制成，粘度增大的能力增加使制出的有形零件具有更多所需的機(jī)械性能，同時(shí)減小被擠壓物的橫截面積以達(dá)到較好的性能。

   美國(guó)專(zhuān)利US5653925A與上述專(zhuān)利不同，其采用間接控制擠出速率的方式，即通過(guò)在制造過(guò)程中在部件中引入孔隙，且這個(gè)孔隙程度應(yīng)當(dāng)可以使制品具有可靠的強(qiáng)度，部件中孔隙的增加可以減少沉積時(shí)層與層之間或每一層對(duì)擠出速率的敏感程度，并且可以允許擠出物具有高的粘度和表面張力，采用此種方式可以補(bǔ)償部件內(nèi)部膨脹，從而減少鑄模的破損；可以減少后續(xù)工序步驟；可以使尺寸更精確；可以使用更廣的材料進(jìn)行沉積；提高制造精度。

3.4.4 對(duì)三維打印分辨率的改進(jìn)

   在三維打印過(guò)程中一般是采用路徑寬度不變的分辨率進(jìn)行打印，從而能夠快速成型，但是在此生成的構(gòu)建路徑內(nèi)會(huì)出現(xiàn)小空區(qū)域的問(wèn)題，這些小空區(qū)域一般小于恒定路徑寬度分辨率，因此，在數(shù)據(jù)生成時(shí)被忽略。這樣就造成在構(gòu)建材料沉積路徑之間形成空腔，其相應(yīng)增加了所得到的3D物體的孔隙度，因此，降低了所得到的3D物體的結(jié)構(gòu)完整性和密封特性。中國(guó)專(zhuān)利CN101401102A提出可以采用在構(gòu)建路徑限定空區(qū)域，并且在空區(qū)域內(nèi)生成至少一條中間路徑，并根據(jù)該中間路徑來(lái)生成剩余的路徑的方法，從而降低3D制品中的空隙度，增加制品的分辨率。

   中國(guó)專(zhuān)利CN101449295A對(duì)提高由具有良好物理特性的諸如熱塑性材料建造三維物體的速度和分辨率做了一定貢獻(xiàn)，該專(zhuān)利則采用將噴射技術(shù)和熔融沉積成型原理相結(jié)合的方式，通過(guò)噴射第一材料的方式形成限定支撐結(jié)構(gòu)的增量的多個(gè)層，此時(shí)噴射使支撐結(jié)構(gòu)的增量具有高分辨率的內(nèi)部表面，該支撐結(jié)構(gòu)用作可同時(shí)用其結(jié)構(gòu)填充的高分辨率模型，這樣使三維物體由具有良好物理特性的材料以高沉積速率形成并具有高表面分辨率。

3.4.5 對(duì)三維打印過(guò)程的改進(jìn)

   美國(guó)專(zhuān)利US2015145174A1對(duì)3D打印的印盤(pán)做了改進(jìn)，在印盤(pán)上設(shè)置多組磁性裝置，從而可以通過(guò)印盤(pán)周?chē)拇艌?chǎng)將打印在構(gòu)造板上的3D打印制品從印盤(pán)上移走，并包括將構(gòu)造板從3D打印制品中移除的過(guò)程，之后進(jìn)行連續(xù)作業(yè)。

4 結(jié)論

   目前來(lái)看，Stratasys在FDM成型領(lǐng)域中占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位，專(zhuān)利申請(qǐng)涵蓋了打印裝置、材料、軟件控制等方方面面，以目前國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)儲(chǔ)備和專(zhuān)利布局來(lái)看，基本處于全面落后的狀態(tài)，但FDM成型顯然還有諸多可以改進(jìn)的方面，以下為筆者的一些觀點(diǎn)，僅供參考，例如：

1.具體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，例如打印頭的改進(jìn)，目前多打印頭已成為趨勢(shì)，但打印頭的切換方式多種多樣，隨之而來(lái)的不同的打印頭的孔徑尺寸均可以成為改進(jìn)點(diǎn)；

2.打印材料的改進(jìn)，3D制品材料和支撐材料的成分和結(jié)構(gòu)均可以成為改進(jìn)點(diǎn)，針對(duì)材料的改進(jìn)不依賴打印裝置，更容易繞開(kāi)現(xiàn)有專(zhuān)利的限制。

3.打印控制方法的改進(jìn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，精確打印和高效打印控制方法已深深地融合到FDM成型中來(lái)，如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)優(yōu)化打印方法，例如控制打印頭走位和響應(yīng)、優(yōu)化模型分層、消除臺(tái)階效應(yīng)、制品的后加工等，也有諸多改進(jìn)的余地。Stratasys在FDM成型領(lǐng)域技術(shù)力量雄厚，專(zhuān)利布局也比較廣泛，其中諸多技術(shù)和思路十分值得其他企業(yè)借鑒，相信隨著研究的不斷深入，F(xiàn)DM必將能夠更加成熟，并實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的生產(chǎn)與應(yīng)用。