[发明专利]一种3D打印机用打印头温度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种3D打印机用打印头温度控制系统。

背景技术

3D打印技术起源于20世纪80年代出现的快速成形技术(RapidPrototyping，RP)。快速成形技术，又称自由成形技术(FreeformManufacturing，FM)。其基本原理属于加成制造(AdditiveFabrication，AF)，既不采用传统的加工机床和模具，依据工件的三维计算机辅助设计(CAD)模型，在计算机控制下由自由成形机直接成形三维工件。它结合了计算机辅助设计、数控、材料等多种先进技术，可谓是一种颠覆性的制造技术。它的基本原理是，利用计算机软件对CAD模型进行分层切片处理，得到各层界面的二维轮廓信息，根据轮廓信息生成G-code控制代码，快速成形机按照控制命令，分层沉积材料，形成一系列二维截面薄片层，最后快速成形机使片层与片层之间相互粘结，将这些薄片逐步顺序叠加堆积成三维工件实体。由于加成制造法通过三维至二维的转化，使工件的成形变得简化，只需要传统切削加工30％-50％的工时和20％-35％的成本，就能直接制作复杂的三维工件，在机械制造业引起了巨大的反响。

目前，打印机中需要使用到打印头，对打印头处的温度控制是材料顺利挤出的保障，根据材料的不同，打印头加热腔需要保持的温度范围也有所不同。只有将加热腔的温度保持在材料刚好处于熔融态的温度，材料才可以被均匀的喷出。如果温度过高，喷嘴出料口可能会出现“拉丝”的现象，而且零件表层还有可能因为温度过高而发生形变；如果温度过低，刚被喷出喷嘴的材料瞬间凝固，无法和周围材料很好的粘结在一起，严重的可能导致材料无法被挤出，因此打印头处的温度控制系统是很重要的。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种3D打印机用打印头温度控制系统。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种3D打印机用打印头温度控制系统，包括需要进行温度检测的打印头，所述打印头的底端设置有加热器，在打印头的出料锥形口处设置有温度传感器，该温度控制系统还包括驱动器、控制器、滤波放大电路，所述温度传感器与所述滤波放大电路相连，所述滤波放大电路与所述控制器相连，所述控制器与所述驱动器相连，所述驱动器与所述加热器相连。

作为本发明的优选技术方案，所述控制器、驱动器、加热器、打印头、温度传感器、滤波放大电路共同构成一个闭环控制系统。

作为本发明的优选技术方案，所述温度传感器为铠装热电偶传感器。

作为本发明的优选技术方案，所述控制器为单片机。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单、设计合理，该温度控制系统是一个闭环控制系统，温度控制精度高，干扰小，能够满足对不同材料的温度控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图2，图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的原理图。

所述一种3D打印机用打印头温度控制系统，包括需要进行温度检测的打印头1，所述打印头1的底端设置有加热器2，在打印头1的出料锥形口处设置有温度传感器3，该温度控制系统还包括驱动器4、控制器5、滤波放大电路6，所述温度传感器3与所述滤波放大电路6相连，所述滤波放大电路6与所述控制器5相连，所述控制器5与所述驱动器4相连，所述驱动器4与所述加热器2相连。

所述控制器5、驱动器4、加热器2、打印头1、温度传感器3、滤波放大电路6共同构成一个闭环控制系统。在本实施例中：所述控制器5为单片机。

所述温度传感器3为铠装热电偶传感器，热电偶是根据热点效应，将两种不同的金属材料的一端焊接在一起，当焊接端与非焊接端温度发生变化，则非焊接端两金属间会有有电势差产生。电势差的大小只与材料两段的温度差有关，与材料的长度和直径无关。热电偶的测温范围最广可达‐270～2700℃。其测温范围广、价格便宜、性能可靠，所以受到广泛应用。打印时所用的材料多为ABS、PBS、PVC等高分子材料，他们处于熔融状态的温度大概为100℃～280℃。热电偶测温范围广，在低温范围，热电偶输出电势较小，测量精度很难保证。综合以上考虑，将Pt100热电阻应用与3D打印设备打印头的温度控制系统中较为适合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。