T-code：3D打印下一代编程语言，G代码的升级版

从Cura到OrcaSlicer，从STL到3MF，如今除了G-code，还有全新的T-code时间码。

G代码（G-code）是3D打印领域的通用编程语言，3D打印机根据一系列的G代码指令逐层进行打印，精确控制打印头的运动轨迹、打印速度、层厚和材料流量等参数。但将辅助控制纳入标准的G-Code中仍然具有局限性，因为它需要中断打印路径，容易导致结构缺陷。

为了解决这个问题，约翰霍普金斯大学的研究人员提出了一种新代码——T-Code，基于时间的同步方法将辅助设备的控制与G代码分开，确保打印路径不中断。相关研究已发表在《自然·通讯》杂志上，链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56140-1。

以直接墨水写入（DIW）为例，这种材料挤出式3D打印技术通常配有多功能打印头，能够实现材料切换、混合、原位固化等功能。然而，由于G代码的逐行执行，打印机在每条新行时需要减速并停止，导致过度挤出缺陷。在单材料DIW中，这些问题只出现在路径方向变化时；但如果需要材料切换等功能，就必须插入新的G代码行，导致频繁的中断和缺陷。

在这里，研究人员详细介绍了时间代码（T代码）的使用方法，并表示该方法能够有效地将打印路径的运动与即时原位功能化分离，从而减少打印路径的中断，提高打印速度，同时不会影响3D打印结构的精度、准确性或复杂性。

为了实现基于时间的同步，辅助设备的命令与G代码分离，并通过自定义Python脚本控制。首先，将包含辅助命令的G代码导入Python，脚本将运动命令（如“G0”和“G1”）与辅助命令分开，并确保它们正确对齐。然后，脚本将中断的G代码合并为连续路径，例如，将多个“G1 X2”命令合并为一个“G1 X10”路径。接着，生成不间断的G代码并传输给3D打印机。

脚本根据打印速度和加速度生成速度曲线，并通过映射辅助命令位置来计算时间戳。这些时间戳将作为列表传输给Python脚本。生成不间断的G代码和时间戳后，脚本等待3D打印机的启动信号来开始同步。

无需更改打印机的硬件或软件，T-Code使得经济型台式打印机能够生产出与高端打印机相媲美的高质量结构。为了展示其潜力，研究展示了无缝控制功能梯度，以改善填充、能量吸收和光学性能，并通过并行化打印路径实现可扩展性和大规模定制。

T-Code特别适合用于压力驱动系统，但也适用于所有与传统G-Code兼容的应用、材料和挤出机类型，如DIW、FFF和高粘度油墨等。通过结合合适的打印头和辅助硬件，T-Code可以打印各种功能性材料，制造多功能结构，如结构电池、形状变化结构、软机器人和可穿戴设备中的集成电子设备。

最后，研究人员表示目前的速度和分辨率限制主要来源于外部硬件和软件的限制。未来的工作计划通过集成电磁阀提高多材料切换频率，并将T-Code集成到实时操作系统中，或使用专用硬件（如微控制器）来提高辅助设备通信效率。

显然，T-Code仍然只是一个概念，距离广泛应用还有很长的路要走，因为同步系统之间的通信问题复杂且难以管理。也许会有更好的解决方案，但T-Code的出现让我们看到了3D打印编程的更多可能性。