從Cura到OrcaSlicer，從STL到3MF，如今除了G-code，還有全新的T-code時間碼。

G代碼（G-code）是3D打印領(lǐng)域的通用編程語言，3D打印機根據(jù)一系列的G代碼指令逐層進行打印，精確控制打印頭的運動軌跡、打印速度、層厚和材料流量等參數(shù)。但將輔助控制納入標(biāo)準(zhǔn)的G-Code中仍然具有局限性，因為它需要中斷打印路徑，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷。

為了解決這個問題，約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員提出了一種新代碼——T-Code，基于時間的同步方法將輔助設(shè)備的控制與G代碼分開，確保打印路徑不中斷。相關(guān)研究已發(fā)表在《自然》雜志上，鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56140-1。

以直接墨水寫入（DIW）為例，這種材料擠出式3D打印技術(shù)通常配有多功能打印頭，能夠?qū)崿F(xiàn)材料切換、混合、原位固化等功能。然而，由于G代碼的逐行執(zhí)行，打印機在每條新行時需要減速并停止，導(dǎo)致過度擠出缺陷。在單材料DIW中，這些問題只出現(xiàn)在路徑方向變化時；但如果需要材料切換等功能，就必須插入新的G代碼行，導(dǎo)致頻繁的中斷和缺陷。

T-Code的不同之處

在這里，研究人員詳細(xì)介紹了時間代碼（T代碼）的使用方法，并表示該方法能夠有效地將打印路徑的運動與即時原位功能化分離，從而減少打印路徑的中斷，提高打印速度，同時不會影響3D打印結(jié)構(gòu)的精度、準(zhǔn)確性或復(fù)雜性。

為了實現(xiàn)基于時間的同步，輔助設(shè)備的命令與G代碼分離，并通過自定義Python腳本控制。首先，將包含輔助命令的G代碼導(dǎo)入Python，腳本將運動命令（如“G0”和“G1”）與輔助命令分開，并確保它們正確對齊。然后，腳本將中斷的G代碼合并為連續(xù)路徑，例如，將多個“G1 X2”命令合并為一個“G1 X10”路徑。接著，生成不間斷的G代碼并傳輸給3D打印機。

T-Code實現(xiàn)流程

腳本根據(jù)打印速度和加速度生成速度曲線，并通過映射輔助命令位置來計算時間戳。這些時間戳將作為列表傳輸給Python腳本。生成不間斷的G代碼和時間戳后，腳本等待3D打印機的啟動信號來開始同步。

無需更改打印機的硬件或軟件，T-Code使得經(jīng)濟型臺式打印機能夠生產(chǎn)出與高端打印機相媲美的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)。為了展示其潛力，研究展示了無縫控制功能梯度，以改善填充、能量吸收和光學(xué)性能，并通過并行化打印路徑實現(xiàn)可擴展性和大規(guī)模定制。

使用T-Code實現(xiàn)打印頭并行化

T-Code特別適合用于壓力驅(qū)動系統(tǒng)，但也適用于所有與傳統(tǒng)G-Code兼容的應(yīng)用、材料和擠出機類型，如DIW、FFF和高粘度油墨等。通過結(jié)合合適的打印頭和輔助硬件，T-Code可以打印各種功能性材料，制造多功能結(jié)構(gòu)，如結(jié)構(gòu)電池、形狀變化結(jié)構(gòu)、軟機器人和可穿戴設(shè)備中的集成電子設(shè)備。

最后，研究人員表示目前的速度和分辨率限制主要來源于外部硬件和軟件的限制。未來的工作計劃通過集成電磁閥提高多材料切換頻率，并將T-Code集成到實時操作系統(tǒng)中，或使用專用硬件（如微控制器）來提高輔助設(shè)備通信效率。

顯然，T-Code仍然只是一個概念，距離廣泛應(yīng)用還有很長的路要走，因為同步系統(tǒng)之間的通信問題復(fù)雜且難以管理。也許會有更好的解決方案，但T-Code的出現(xiàn)讓我們看到了3D打印編程的更多可能性。

從Cura到OrcaSlicer，從STL到3MF，如今除了G-code，還有全新的T-code時間碼。

G代碼（G-code）是3D打印領(lǐng)域的通用編程語言，3D打印機根據(jù)一系列的G代碼指令逐層進行打印，精確控制打印頭的運動軌跡、打印速度、層厚和材料流量等參數(shù)。但將輔助控制納入標(biāo)準(zhǔn)的G-Code中仍然具有局限性，因為它需要中斷打印路徑，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷。

為了解決這個問題，約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員提出了一種新代碼——T-Code，基于時間的同步方法將輔助設(shè)備的控制與G代碼分開，確保打印路徑不中斷。相關(guān)研究已發(fā)表在《自然》雜志上，鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56140-1。

以直接墨水寫入（DIW）為例，這種材料擠出式3D打印技術(shù)通常配有多功能打印頭，能夠?qū)崿F(xiàn)材料切換、混合、原位固化等功能。然而，由于G代碼的逐行執(zhí)行，打印機在每條新行時需要減速并停止，導(dǎo)致過度擠出缺陷。在單材料DIW中，這些問題只出現(xiàn)在路徑方向變化時；但如果需要材料切換等功能，就必須插入新的G代碼行，導(dǎo)致頻繁的中斷和缺陷。

T-Code的不同之處

在這里，研究人員詳細(xì)介紹了時間代碼（T代碼）的使用方法，并表示該方法能夠有效地將打印路徑的運動與即時原位功能化分離，從而減少打印路徑的中斷，提高打印速度，同時不會影響3D打印結(jié)構(gòu)的精度、準(zhǔn)確性或復(fù)雜性。

為了實現(xiàn)基于時間的同步，輔助設(shè)備的命令與G代碼分離，并通過自定義Python腳本控制。首先，將包含輔助命令的G代碼導(dǎo)入Python，腳本將運動命令（如“G0”和“G1”）與輔助命令分開，并確保它們正確對齊。然后，腳本將中斷的G代碼合并為連續(xù)路徑，例如，將多個“G1 X2”命令合并為一個“G1 X10”路徑。接著，生成不間斷的G代碼并傳輸給3D打印機。

T-Code實現(xiàn)流程

腳本根據(jù)打印速度和加速度生成速度曲線，并通過映射輔助命令位置來計算時間戳。這些時間戳將作為列表傳輸給Python腳本。生成不間斷的G代碼和時間戳后，腳本等待3D打印機的啟動信號來開始同步。

無需更改打印機的硬件或軟件，T-Code使得經(jīng)濟型臺式打印機能夠生產(chǎn)出與高端打印機相媲美的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)。為了展示其潛力，研究展示了無縫控制功能梯度，以改善填充、能量吸收和光學(xué)性能，并通過并行化打印路徑實現(xiàn)可擴展性和大規(guī)模定制。

使用T-Code實現(xiàn)打印頭并行化

T-Code特別適合用于壓力驅(qū)動系統(tǒng)，但也適用于所有與傳統(tǒng)G-Code兼容的應(yīng)用、材料和擠出機類型，如DIW、FFF和高粘度油墨等。通過結(jié)合合適的打印頭和輔助硬件，T-Code可以打印各種功能性材料，制造多功能結(jié)構(gòu)，如結(jié)構(gòu)電池、形狀變化結(jié)構(gòu)、軟機器人和可穿戴設(shè)備中的集成電子設(shè)備。

最后，研究人員表示目前的速度和分辨率限制主要來源于外部硬件和軟件的限制。未來的工作計劃通過集成電磁閥提高多材料切換頻率，并將T-Code集成到實時操作系統(tǒng)中，或使用專用硬件（如微控制器）來提高輔助設(shè)備通信效率。

顯然，T-Code仍然只是一個概念，距離廣泛應(yīng)用還有很長的路要走，因為同步系統(tǒng)之間的通信問題復(fù)雜且難以管理。也許會有更好的解決方案，但T-Code的出現(xiàn)讓我們看到了3D打印編程的更多可能性。