一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置的製作方法

2023-05-26 20:18:01 2

本發明涉及FDM列印模具技術領域，具體涉及一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置。

背景技術：

近年來，3D列印技術蓬勃發展，其中以FDM(熔融擠出)工藝技術為基礎的印表機，因其成形速度快、成形材料價格低、技術簡單入門低等優勢，在印表機市場非常流行。但是目前市場上的FDM印表機在列印過程中，列印模型局部形體較小的部位由於列印頭在一定時間內長時間在周邊列印，此處材料的熱量無法及時散失，從而造成模型的形體軟化塌陷，最終導致模型報廢。因此，實現材料冷卻是3D印表機需要解決的難題之一。

而為了解決上述難題，目前存在兩種解決方法：一種方法是降低列印速度，使列印時間延長，給材料熱量散失留出時間，而這種方法使得列印效率很低；另一種方法是在列印頭旁安裝冷卻風扇，隨時給列印出的模型材料表面降溫，雖然可以避免在列印小的模型形體時熱性軟化變形的問題，但是在列印過程中，模型鋪設平面時風扇冷卻，會出現列印完畢的上一層與正在列印的列印層兩者之間粘接不牢固，易開裂。

技術實現要素：

針對相關技術中存在的不足，本發明所要解決的技術問題在於：提供一種適時冷卻模型材料，確保在FDM列印過程中模型不會開裂、軟化塌陷變形的自動控制列印模型冷卻的裝置。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置，包括：冷卻風扇、溫度傳感器、溫控器、PLC控制器、主控制器和繼電器，所述溫度傳感器的輸出端與所述溫控器的輸入端電氣連接，所述溫控器的輸出端與所述PLC控制器的輸入端電氣連接，所述PLC控制器與所述主控制器雙向連接，所述PLC控制器的控制輸出端與所述繼電器的控制輸入端電氣連接，所述繼電器的控制輸出端與所述冷卻風扇的電源端電氣連接。

優選地，所述PLC控制器的電源端與總電源電氣連接，所述PLC控制器的輸出端設有內部開關K1，所述內部開關K1串接所述繼電器的線圈KM1後與所述總電源的負極電氣連接，所述冷卻風扇的電源Q1和所述繼電器的常開觸點KM2依次串接在所述總電源的兩端。

優選地，還包括：冷風導向支座，所述冷風導向支座設於滑枕上，所述冷卻風扇設於所述冷風導向支座上。

優選地，所述冷風導向支座具有冷風導入口和冷風導出口，所述冷卻風扇位於所述冷風導入口，所述冷風導出口正對列印模型局部形體較小的部位。

優選地，所述溫度傳感器也設於所述滑枕上，所述溫度傳感器用於檢測列印模型局部形體較小的部位的溫度。

優選地，所述滑枕安裝在溜板上。

優選地，所述溫度傳感器為光電測溫頭。

本發明的有益技術效果在於：

1、本裝置包括冷卻風扇、溫度傳感器、溫控器、PLC控制器、主控制器和繼電器，溫度傳感器實時檢測列印模型局部形體較小的部位的溫度，並將檢測到的溫度傳送給溫控器，溫控器將溫度信號轉換成模擬量信號傳輸經由PLC控制器發送給主控制器，主控制器將採集的溫度數據與主控制器存儲的設定溫度數據進行比較，當採集溫度高於設定溫度，主控制器將給PLC控制器輸出控制指令，PLC控制器控制繼電器動作，冷卻風扇得電進行啟動，開始將冷空氣吹向列印的模型，從而降低模型表面的溫度，如溫度傳感器檢測到的溫度低於主控制器的設定溫度，PLC控制器控制繼電器動作，冷卻風扇失電，停止吹風；本發明能夠根據模型材料的溫度自動控制冷卻風扇對模型材料進行冷卻，避免了一味地冷卻導致列印完畢的上一層與正在列印的列印層兩者之間粘接不牢固的情況，確保了在FDM列印過程中模型不會開裂、軟化塌陷變形。

2、本發明還包括冷風導向支座，冷卻風扇設於所述冷風導向支座上，冷風導向支座具有冷風導入口和冷風導出口，冷卻風扇位於冷風導入口能夠將冷卻風扇瞬間吹出的冷風很好地凝聚在冷風導入口和冷風導出口之間的通風管道中，冷風導出口正對列印模型局部形體較小的部位，增強了該部位的冷卻效率。

3、本發明中的溫度傳感器設於滑枕上，該位置能夠很方便地檢測到列印模型局部形體較小的部位的溫度，提高了溫度的檢測效率和檢測精度。

附圖說明

圖1是本發明實施例一提供的一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置的結構示意圖；

圖2是本發明實施例一提供的一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置的電路結構示意圖；

圖中：1為冷卻風扇，2為溫度傳感器，3為溫控器，4為PLC控制器，5為主控制器，6為繼電器，7為冷風導向支座，8為滑枕，9為列印頭，10為總電源。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例；基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

圖1是本發明實施例一提供的一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置的結構示意圖，圖2是本發明實施例一提供的一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置的電路結構示意圖，如圖1、圖2所示，一種FDM列印過程中自動控制列印模型冷卻的裝置，包括：冷卻風扇1、溫度傳感器2、溫控器3、PLC控制器4、主控制器5和繼電器6，所述溫度傳感器2的輸出端與所述溫控器3的輸入端電氣連接，所述溫控器3的輸出端與所述PLC控制器4的輸入端電氣連接，所述PLC控制器4與所述主控制器5雙向連接，所述PLC控制器4的控制輸出端與所述繼電器6的控制輸入端電氣連接，所述繼電器6的控制輸出端與所述冷卻風扇1的電源端電氣連接。

具體地，所述PLC控制器4的電源端與總電源10電氣連接，所述PLC控制器4的輸出端設有內部開關K1，所述內部開關K1串接所述繼電器6的線圈KM1後與所述總電源10的負極電氣連接，所述冷卻風扇1的電源Q1和所述繼電器6的常開觸點KM2依次串接在所述總電源10的兩端。

本實施例中，溫度傳感器2實時檢測列印模型局部形體較小的部位的溫度，並將檢測到的溫度傳送給溫控器3，溫控器3將溫度信號轉換成模擬量信號傳輸經由PLC控制器4發送給主控制器5，主控制器5將採集的溫度數據與主控制器5存儲的設定溫度數據進行比較，當採集溫度高於設定溫度，主控制器5將給PLC控制器4輸出控制指令，PLC控制器4收到指令後，控制內部開關K1閉合，繼電器6的線圈KM1得電，繼電器6的常開觸點KM2閉合，冷卻風扇1的電源Q1得電，冷卻風扇1進行啟動，開始將冷空氣吹向列印的模型，從而降低模型表面的溫度，如溫度傳感器2檢測到的溫度低於主控制器5的設定溫度，PLC控制器4控制內部開關K1斷開，繼電器6的線圈KM1失電，繼電器6的常開觸點內部開關K2斷開，冷卻風扇1失電，停止吹風；本發明能夠根據模型材料的溫度自動控制冷卻風扇1對模型材料進行冷卻，避免了一味地冷卻導致列印完畢的上一層與正在列印的列印層兩者之間粘接不牢固的情況，確保了在FDM列印過程中模型不會開裂、軟化塌陷變形。

具體地，所述裝置還可包括：冷風導向支座7，所述冷風導向支座2設於滑枕8上，所述冷卻風扇1設於所述冷風導向支座2上。

更具體地，所述冷風導向支座7可具有冷風導入口和冷風導出口，所述冷卻風扇1可位於所述冷風導入口，能夠將冷卻風扇1瞬間吹出的冷風很好地凝聚在冷風導入口和冷風導出口之間的通風管道中，所述冷風導出口可正對列印模型局部形體較小的部位，可增強該部位的冷卻效率。

具體地，所述溫度傳感器2也可設於所述滑枕8上，所述溫度傳感器2用於檢測列印模型局部形體較小的部位的溫度，該位置能夠很方便地檢測到列印模型局部形體較小的部位的溫度，提高了溫度的檢測效率和檢測精度。

更具體地，所述滑枕8安裝在溜板上。

具體地，所述溫度傳感器2可為光電測溫頭。

印表機通過主控制器5執行列印程序，印表機各運動軸帶動列印頭9整體在多軸空間內移動，進行掃描列印成型，列印模型局部形體較小的部位由於列印頭9在一定時間內長時間在周邊列印，此處材料的熱量未及時散失，從而造成模型的形體局部溫度升高，而本裝置能夠適時開啟或關閉冷卻風扇1，確保在列印過程中模型不會開裂、軟化塌陷變形。本裝置結構簡單、工作穩定，適用於大型工業級FDM列印設備，可適應不同列印要求材料溫度的自動化控制，使得工業級FDM列印效果更穩定，模型質量更高，更適用於工業化大規模生產。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。