導讀：流量控制是決定3D打印質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通常情況下，傳統(tǒng)的3D打印設(shè)置在整個打印過程中只會設(shè)置一次流量控制，但這會因為輸入材料的直徑不一致等因素造成流速的變化。

研究人員開發(fā)出了一種新的框架，用于實時調(diào)整FFF 3D打印機的流量控制，以提高打印質(zhì)量。雖然有些更高級的3D打印機能夠通過逐層調(diào)整流量的方式來優(yōu)化打印過程。它們會掃描每一層打印完成后的結(jié)果，與預期效果進行比較，然后相應(yīng)調(diào)整下一層的流量。

有和沒有力控制打印，圖片來自：ArXiv

盡管這種方法有所改進，但并非最佳。研究人員提出的新框架能夠利用傳感器實時讀數(shù)，在整個打印過程中連續(xù)調(diào)節(jié)流量。

這是通過一種稱為“力控打印”（FCP）的技術(shù)實現(xiàn)的。這種技術(shù)在擠出機上安裝了力傳感器，實時監(jiān)控擠出絲材時施加的力量?；谶@些數(shù)據(jù)，算法調(diào)整擠出速度，以保證施加的力量始終保持在預設(shè)的恒定水平。他們解釋說：

“在FFF的力控打印（FCP）中，我們在擠出機組件中裝設(shè)了一個傳感器，以測量打印時通過噴嘴擠出絲材的力。與傳統(tǒng)的預設(shè)絲材驅(qū)動速度方法不同，F(xiàn)CP系統(tǒng)會不斷調(diào)整驅(qū)動速度，確保測量到的驅(qū)動力符合預設(shè)的恒定標準。打印性能的優(yōu)劣很大程度上取決于控制器的性能。雖然可以使用PID控制器，但只有經(jīng)過精確調(diào)整的PID控制器才能在應(yīng)對外部干擾時，準確控制擠出過程?！?br />

力控打印工作流程，圖片來自：ArXiv

為了優(yōu)化控制器的調(diào)整，數(shù)據(jù)通過貝葉斯優(yōu)化過程進行分析處理，這是一種適用于數(shù)據(jù)點較少情況下的數(shù)學優(yōu)化方法。在此過程中，力傳感器在整個打印作業(yè)期間提供間歇性數(shù)據(jù)。

這一方法已通過多次測試驗證其有效性，測試結(jié)果顯示，使用FCP技術(shù)后的流量誤差顯著減少。此技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，尤其是對于消費級桌面3D打印機，因為只需添加一個新的傳感器，而事實上某些打印機已經(jīng)裝備了這種傳感器。

該技術(shù)的軟件部分可以直接在打印機固件中實現(xiàn)，這將有潛力顯著提升所有FFF 3D打印機的打印質(zhì)量。

導讀：流量控制是決定3D打印質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通常情況下，傳統(tǒng)的3D打印設(shè)置在整個打印過程中只會設(shè)置一次流量控制，但這會因為輸入材料的直徑不一致等因素造成流速的變化。

研究人員開發(fā)出了一種新的框架，用于實時調(diào)整FFF 3D打印機的流量控制，以提高打印質(zhì)量。雖然有些更高級的3D打印機能夠通過逐層調(diào)整流量的方式來優(yōu)化打印過程。它們會掃描每一層打印完成后的結(jié)果，與預期效果進行比較，然后相應(yīng)調(diào)整下一層的流量。

有和沒有力控制打印，圖片來自：ArXiv

盡管這種方法有所改進，但并非最佳。研究人員提出的新框架能夠利用傳感器實時讀數(shù)，在整個打印過程中連續(xù)調(diào)節(jié)流量。

這是通過一種稱為“力控打印”（FCP）的技術(shù)實現(xiàn)的。這種技術(shù)在擠出機上安裝了力傳感器，實時監(jiān)控擠出絲材時施加的力量?；谶@些數(shù)據(jù)，算法調(diào)整擠出速度，以保證施加的力量始終保持在預設(shè)的恒定水平。他們解釋說：

“在FFF的力控打印（FCP）中，我們在擠出機組件中裝設(shè)了一個傳感器，以測量打印時通過噴嘴擠出絲材的力。與傳統(tǒng)的預設(shè)絲材驅(qū)動速度方法不同，F(xiàn)CP系統(tǒng)會不斷調(diào)整驅(qū)動速度，確保測量到的驅(qū)動力符合預設(shè)的恒定標準。打印性能的優(yōu)劣很大程度上取決于控制器的性能。雖然可以使用PID控制器，但只有經(jīng)過精確調(diào)整的PID控制器才能在應(yīng)對外部干擾時，準確控制擠出過程?！?br />

力控打印工作流程，圖片來自：ArXiv

為了優(yōu)化控制器的調(diào)整，數(shù)據(jù)通過貝葉斯優(yōu)化過程進行分析處理，這是一種適用于數(shù)據(jù)點較少情況下的數(shù)學優(yōu)化方法。在此過程中，力傳感器在整個打印作業(yè)期間提供間歇性數(shù)據(jù)。

這一方法已通過多次測試驗證其有效性，測試結(jié)果顯示，使用FCP技術(shù)后的流量誤差顯著減少。此技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，尤其是對于消費級桌面3D打印機，因為只需添加一個新的傳感器，而事實上某些打印機已經(jīng)裝備了這種傳感器。

該技術(shù)的軟件部分可以直接在打印機固件中實現(xiàn)，這將有潛力顯著提升所有FFF 3D打印機的打印質(zhì)量。