[实用新型]一种FDM型3D打印机的控制系统

说明书

本实用新型公开了一种FDM型3D打印机的控制系统，包括热源温度传感器、喷嘴温度传感器和控制器，所述热源温度传感器和喷嘴温度传感器均与控制器通讯连接，控制器还分别与FDM型3D打印机的进料机构、挤出机构的热源通讯连接，该FDM型3D打印机的控制系统，一方面，时时调整热源产生的热量，使喷嘴的温度恒定在预设的喷嘴的温度值的允许范围内，另一方面，时时调整进料机构的运行速度，以便料丝于挤出机构内具有较长的熔融时间，料丝充分熔融后挤出，其有效避免了料丝处于未完全熔融状态而挤出时，对料丝、打印机及打印物体造成的伤害。

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备领域，特别是一种FDM型3D打印机的控制系统。

背景技术

区别于传统模具成型技术，3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，按照程序将成型材料逐层堆叠成物体的快速成型技术。熔融沉积成型技术（FDM技术）作为3D打印技术的一种，主要是通过移动的打印头将热塑性丝状材料（以下统称为料丝）高温熔融并挤出，挤出的熔融状材料失温凝固粘结成固态，在逐层堆叠后，最终形成一个具有稳定形状的实物。

FDM型3D打印机，如中国专利申请号201711402937.1公开的专利文件中所述，包括打印头以及驱动打印头沿XYZ轴三轴移动的三轴移动机构，打印头由进料机构和挤出机构组成，其中，进料机构如中国专利申请号201810841882.2公开的专利文件中所述，包括安装于基座上的驱动轮以及与驱动轮配合进料的压紧轮；挤出机构如中国专利申请号201510179258.7公开的专利文件中所述，包括其内设有热源的加热块，加热块上开设有通孔，通孔内同轴设置有轴向连接导通的喉管和喷嘴，加热块上还安装有一温度传感器。工作时，FDM型3D打印机的三轴移动机构驱动打印头沿XYZ轴三轴移动的同时，料丝穿过并夹持于打印头的进料机构的驱动轮和压紧轮间，驱动轮旋转，驱动轮与料丝间的摩擦力使料丝前进，为挤出机构供料，料丝到达挤出机构后，由挤出机构的喉管依次进入喷嘴，加热块内的热源产生的热量，由热源依次传导至加热块、喉管/喷嘴以及喉管和喷嘴内的料丝，使料丝在喉管和喷嘴内受热熔融，熔融后的料丝由喷嘴挤压出，挤出过程中加热块上的温度传感器，时时检测加热块的温度，用以恒温控制中。该FDM型3D打印机，打印头挤出机构的加热块的温度与喷嘴出口处料丝温度不同，存在温度差，打印速度较慢时，因打印头挤出机构的喷嘴内料丝具有较长时间吸收热量，喷嘴出口处料丝与加热块间的温差较小，挤出机构内仅设置一温度传感器用于恒温控制中，是可行的，但高速打印中，因料丝吸热时间短，打印头挤出机构的喷嘴出口处料丝与加热块间的温差较大，仅用一设于加热块内的温度传感器，并不能真实反应喷嘴出口处料丝的温度，难以真正实现恒温控制，易发生加热块的温度较高而喷嘴出口处温度却无法让料丝熔融的情况；且单个温度传感器，因无法测量出喷嘴出口处料丝与加热块内热源间的温差，而无法估计料丝的吸热性能，导致其无法根据料丝的吸热性能，自动调节料丝运行速度，然而对于不同材料的料丝，吸热性能如比热容参数不同，打印材料最大可正常运作的速度不同，具有差异，试验表明，高速下不同材料的料丝最大可正常运作速度的差值可达到两倍以上，不同材料打印时，高速下进料机构中驱动轮的运转速度超过打印材料最大可正常运作的速度，就会造成驱动轮与料丝间打滑，进而造成料丝变形，甚至断裂，打印失败，甚至导致打印机损伤。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种FDM型3D打印机的控制系统。

为实现本实用新型的目的，现详细说明其技术方案：一种FDM型3D打印机的控制系统，应用于FDM型3D打印机中，FDM型3D打印机包括打印头和用于驱动打印头沿XYZ轴三轴移动的三轴移动机构，打印头包括进料机构以及位于进料机构下方的挤出机构，挤出机构包括热源和喷嘴，打印头的进料机构用以传动料丝、将料丝送入挤出机构内，打印头的挤出机构用以对其内的料丝进行加热并通过喷嘴挤出，其特征在于：所述FDM型3D打印机的控制系统，包括热源温度传感器、喷嘴温度传感器和控制器，所述热源温度传感器和喷嘴温度传感器均与控制器通讯连接，控制器还分别与FDM型3D打印机的三轴移动机构、进料机构、挤出机构的热源通讯连接，其中，