具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中，随着3D打印的凝固铸锭的厚度不断增加，单位时间内从凝固铸锭的上部传导至下部冷凝平台的热量不断变化，而运动平台的运动速度不变，使新堆积的金属溶液的凝固时间变长，由于微元区域内金属溶液过量形成液穴，影响了凝固铸锭的组织和性能。

基于此，本申请实施例提供了一种3D打印装置的速度控制方法及3D打印装置，根据凝固铸锭的厚度确定打印产品沿厚度方向的热量传导速率，根据热量传导速率确定运动平台的运动速度，解决了运动平台的运动速度与打印产品的凝固时长难以匹配的问题，达到优化打印产品的性能和结构的技术效果，具体如下：

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种3D打印装置的结构示意图，如图1中所示，该3D打印装置包括溶液喷射机构、冷凝平台20、运动平台30和控制器(图中未示出)。

具体的，溶液喷射机构向冷凝平台20喷射溶液，冷凝平台20内包括冷却介质108，以使喷射到冷凝平台20上的溶液凝固形成凝固铸锭105，运动平台30与冷凝平台20连接，以通过运动平台30的运动带动冷凝平台20运动，控制器与运动平台30连接，控制运动平台30运动的运动速度。

示例性的，本申请实施例的3D打印装置还包括真空腔，真空腔包括第一真空腔106和第二真空腔107，溶液喷射机构包括坩埚101和喷嘴103，坩埚101设置在第一真空腔106内，坩埚101内盛放有溶液102，喷嘴103、冷凝平台20、运动平台30设置在第二真空腔107内，坩埚101的底部设置有开口连通到喷嘴103。

作为示例，第一真空腔106的压强大于第二真空腔107的压强，在第一真空腔106和第二真空腔107之间形成压强差，以基于压强差使得坩埚101内盛放的溶液102通过喷嘴103喷出。这里，可以通过控制器来分别控制第一真空腔106和第二真空腔107的压强大小，进而基于两者之间形成的压强差来控制喷嘴103中喷射出溶液的流速。

此外，喷嘴103的外部还装有加热元件104，控制器根据坩埚101内盛放的溶液102的温度值T₂控制加热元件104进行工作。控制器设定溶液的预设温度值，当溶液102的温度值T₂小于预设温度值时，控制器控制加热元件104开始工作，以提高溶液102的温度值，当溶液102的温度值T₂不小于(即，大于或者等于)预设温度值，控制器控制加热元件104停止工作。

请参阅图2，图2示出了本申请实施例所提供的一种3D打印装置的速度控制方法的流程图，这里，该速度控制方法可在上述的控制器中执行。

下面结合图1和图2来介绍本申请实施例提供的一种3D打印装置的速度控制方法的具体步骤。

S101、确定凝固铸锭的厚度值。

示例性的，控制器可以通过以下方式来确定凝固铸锭105的厚度值h：在打印开始之前预先导入打印产品的形状，控制器根据打印产品的形状进行分层打印，打印精度越高则所分层的层数越多，打印精度越低则所分层的层数越少。每完成一层打印，控制器会记录此层的厚度值，将所有已完成打印的层数的厚度值总和，确定为凝固铸锭105的厚度值h。

S102、根据凝固铸锭的厚度值，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率。

这里，随着凝固铸锭的厚度值的增加，沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率变慢。

请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率的步骤的流程图，具体如下：

S201、获取凝固铸锭的第一表面的第一温度值。

这里，凝固铸锭105的第一表面可指凝固铸锭105靠近溶液喷射机构的表面，即，凝固铸锭105的第一表面为打印表面，以图1所示为例，该第一表面为凝固铸锭105的上表面。

由于打印表面为固液混合状态(即，打印界面处于固液共存状态)，在本申请实施例中，将溶液102的熔点确定为凝固铸锭105的第一表面的第一温度值T₀。

S202、获取凝固铸锭的第二表面的第二温度值。

这里，凝固铸锭105的第二表面可指凝固铸锭105靠近冷凝平台20的表面，以图1所示为例，该第一表面为凝固铸锭105的下表面。这里，凝固铸锭105的第一表面的第一温度值T₀大于第二表面的第二温度值T₁。

冷凝平台20的上表面(即，接触凝固铸锭105的一侧)布置有第一温度传感器(图中未示出)，通过第一温度传感器检测凝固铸锭105的第二表面的第二温度值T₁，并将第二温度值T₁发送给控制器。

S203、确定凝固铸锭的传热面积和导热系数。

这里，凝固铸锭105的传热面积可指分层打印时，每一层的打印面积，控制器确定出根据打印产品的形状进行分层打印之后，即可获知每一层的打印面积。示例性的，每一层的打印面积可以恒定，或者，每一层的打印面积可以根据打印产品的形状而有所不同。

S204、根据第一温度值、第二温度值、传热面积、导热系数和厚度值，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率。

作为示例，确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率q的步骤可包括：计算第一温度值T₀与第二温度值T₁的差值，计算该差值与传热面积A、导热系数λ的乘积，将乘积与厚度值h的比值，确定为沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率q。

例如，可利用如下公式来确定沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率q：

公式(1)中，q表示沿凝固铸锭厚度方向的热量传导速率，λ表示导热系数，A表示传热面积，T₀表示第一温度值，T₁表示第二温度值，h表示厚度值。其中，由于本申请实施例在真空腔中实现，则热量传输以热量传导为主，沿凝固铸锭厚度方向的热量传导方向为图1中箭头所示的方向。

返回图2，S103、根据热量传导速率，确定控制运动平台运动的运动速度。

请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的确定控制运动平台运动的运动速度的步骤的流程图，具体如下：

S301、确定运动平台的初始运动速度。

示例性的，运动平台30的初始运动速度υ₀可以在打印开始之前进行预先设定，如果初始运动速度υ₀设置的较快，则控制器控制运动平台30以此较快的初始运动速度υ₀为起始速度开始进行打印，如果初始运动速度υ₀设置的较慢，则控制器控制运动平台30以此较慢的初始运动速度υ₀为起始速度开始进行打印。

S302、确定运动平台在沿第一方向的运动周期内的移动距离。

示例性的，第一方向可指运动平台30在打印表面上的运动方向，运动周期为运动平台30沿第一方向运动一个来回所需的时间，在本示例中，第一方向可指打印产品的长度方向，运动周期为控制器控制运动平台30沿打印产品的长度方向运动一个来回所需的时间，因此，运动平台30在沿第一方向的运动周期内的移动距离L为打印产品的长度的2倍。

在本申请实施例中，运动平台30仅在打印表面的一个方向上进行来回运动，例如，以打印产品的长度方向为X轴方向，则运动平台30仅在X轴方向上进行运动，在与X轴垂直的Y轴方向上不做运动。

这里，控制器是对打印产品进行分层打印的，针对每层，运动周期可指运动平台30在在打印该层时，沿打印产品的长度方向运动一个来回所需的时间，此时，打印产品的长度指的是打印产品的该层的长度。

S303、确定在运动平台沿第一方向的运动周期内溶液喷射机构喷射的溶液所释放出的热量。

请参阅图5，图5为本申请实施例确定在运动平台沿第一方向的运动周期内溶液喷射机构喷射的溶液所释放出的热量的步骤的流程图，具体如下：

S401、确定第一真空腔和第二真空腔之间的压强差。

S402、确定溶液的密度、溶液的热容、溶液的重力加速度、喷嘴的电阻系数和喷嘴的长度。

S403、获取凝固铸锭的第一表面的第一温度值和溶液的温度值。

这里，可在喷嘴103内布置第二温度传感器，利用第二温度传感器检测溶液的温度值T₂，第二温度传感器将测得的温度值T₂发送至控制器。

S404、根据压强差、溶液的密度、溶液的热容、溶液的重力加速度、喷嘴的电阻系数、喷嘴的长度、第一温度值和溶液的温度值，确定在运动平台沿第一方向的运动周期内溶液喷射机构喷射的溶液所释放出的热量。

例如，可利用如下公式来确定在运动平台30沿第一方向的运动周期内溶液喷射机构喷射的溶液所释放出的热量Q：

公式(2)中，Q表示热量，ΔP表示压强差，ρ表示溶液的密度，ɡ表示重力加速度，s表示喷嘴的电阻系数，d表示喷嘴的长度，с表示溶液的热容，T₂表示溶液的温度值，T₀表示第一温度值。

其中，第一真空腔106和第二真空腔107的压强差ΔP保持不变，喷嘴103的容积不变，则可以认为运动周期内溶液喷射机构喷射的溶液所释放的热量Q不变。

作为示例，溶液的温度值T₂，指的是溶液喷射机构刚喷射出的溶液的温度，这里，喷嘴103与打印表面的距离很短并保持不变，可认为溶液喷射机构刚喷射出的溶液的温度与喷嘴内的溶液的温度一致，所以本申请以喷嘴内的溶液的温度值代替溶液喷射机构刚喷射出的溶液的温度值，来计算运动平台30沿第一方向的运动周期内溶液喷射机构喷射的溶液所释放出的热量Q。

返回图4，S304、根据初始运动速度、移动距离、热量、热量传导速率，确定控制运动平台运动的运动速度。

具体的，计算移动距离L与热量传导速率q的乘积，计算乘积与热量Q的比值，将初始运动速度υ₀与该比值的差值，确定为运动平台沿第一方向的运动速度υ。

例如，可利用如下公式来确定运动平台沿第一方向的运动速度υ：

公式(3)中，υ表示运动平台沿第一方向的运动速度，初始运动速度υ₀，L表示移动距离，q表示热量传导速率，Q表示热量。

在本申请的一优选示例中，上述3D打印装置的速度控制方法可还包括：在运动平台30沿第一方向的运动周期内，控制运动平台30以运动速度υ沿第一方向(如图1所示的运动速度υ的箭头方向)运动，并控制运动平台30沿第二方向运动目标距离。这里，第一方向为打印产品的长度方向，第二方向为打印产品的厚度方向(如图1所示的Z轴方向)，示例性的，目标距离可为在运动平台30沿第一方向的运动周期内在冷凝平台20上堆积的溶液层的厚度值Δh。

作为示例，每当打印完一层时，冷凝平台20上堆积的溶液层增加厚度值Δh，则控制器控制运动平台30沿着第二方向(即，Z轴方向)下降Δh。

参见图6所示，为本申请实施例提供的一种电子设备40的结构示意图，包括：处理器401、存储器402和总线403，所述存储器402存储有所述处理器401可执行的机器可读指令，当电子设备40运行时，所述处理器401与所述存储器402之间通过所述总线403进行通信，所述机器可读指令被所述处理器401运行时执行如上述实施例中所述的3D打印装置的速度控制方法的步骤。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例提供的3D打印装置的速度控制方法的步骤。

具体地，所述存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，所述存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述3D打印装置的速度控制方法，通过根据凝固铸锭的厚度确定打印产品沿厚度方向的热量传导速率，根据热量传导速率确定运动平台的运动速度，解决了运动平台的运动速度与打印产品的凝固时释放热量速率难以匹配的问题。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。