3D打印机高精度进料系统的制作方法

本发明属于3D打印机领域，具体涉及3D打印机高精度进料系统。

背景技术：

3D打印在汽车、建筑、航空航天和医疗等领域应用十分广泛，如模具制造、零部件加工、日用品模型加工和外形设计。FDM型3D打印机具有操作环境干净、安全，工艺简单，易操作且不产生垃圾，尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配和原材料种类多，费用低等优点，进料系统作为FDM型3D打印机的核心部件，直接影响到成型件的精度和质量。因此，如何精确控制进料系统的温度，成为本行业亟待解决的一大难题。

技术实现要素：

为了精确控制进料系统的温度，本发明提供了一种3D打印机高精度进料系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3D打印机高精度进料系统，包括：

ABS拉丝机；

主控制器，控制进料系统的运行；

加热模块，由加热控制电路和加热管组成，实现固体塑料融化，所述加热模块的输入端与主控制器的输出端连接；

温度模块，由温度测量电路和温度传感器组成，实现温度和进料控制，所述温度模块的输出端与主控制器的输入端连接；

电机模块，由电机控制电路和电机组成，实现送料量控制，所述电机模块的输入端与主控制器的输出端连接；

风扇模块，由风扇控制电路和风扇组成，实现气体扩散和系统冷却，所述风扇模块的输入端与主控制器的输出端连接。

上述的3D打印机高精度进料系统，所述主控制器为STM32F103VBT6。

上述的3D打印机高精度进料系统，所述温度模块为铂热电阻Pt100，所述铂热电阻Pt100的测量范围为-190～630℃，精度为±1℃。

上述的3D打印机高精度进料系统，所述加热模块包括三个电阻、两个三极管、一个栅源极导通电源，两个所述三极管、一个所述栅源极导通电源相互串联后与三个所述电阻并联。

上述的3D打印机高精度进料系统，所述栅源极导通电源内部集成多个定时计数器。

上述的3D打印机高精度进料系统，所述定时计数器为16位定时计数器。

上述的3D打印机高精度进料系统，所述电机模块为二相四线制混合式步进电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过在3D打印机高精度进料系统中增加温度模块，将PWM、PID、差动放大电路和铂热电阻有机结合,实现180～250℃、±1℃精度的恒温控制，为FDM型3D打印机系统的打印质量和精度提供了保证。

附图说明

图1是本发明进料系统的示意图。

图2是本发明加热模块的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

参照图1，3D打印机高精度进料系统，包括：ABS拉丝机、主控制器、加热模块、温度模块、主控制器，电机模块、风扇模块；其中，加热模块由加热控制电路和加热管组成；温度模块由温度测量电路和温度传感器组成；电机模块由电机控制电路和电机组成；风扇模块由风扇控制电路和风扇组成。本实施例3D打印机高精度进料系统中加热模块、温度模块、电机模块、风扇模块的输入端分别与主控制器的输出端的连接。

本实施例3D打印机高精度进料系统中各部分的功能如下：主控制器用于控制进料系统的运行；加热模块用于实现固体塑料融化；温度模块用于实现温度和进料控制；电机模块用于送料量的控制；风扇模块用于实现气体扩散和系统冷却。

本实施例中，由加热管和加热控制电路组成的加热模块、由温度测量电路和温度传感器组成的温度模块、由电机控制电路和电机组成的电机模块、由风扇控制电路和风扇组成的风扇模块，各模块的电路可以是现有技术中的元器件通过并联或者串联等方式实现控制与测量，只需要满足使用功能即可。

本实施例中的电机模块优选二相四线制混合式步进电机。温度模块优选铂热电阻Pt100，铂热电阻Pt100的测量范围为-190～630℃，精度为±1℃。

实施例2：

参照图2，与上述实施例不同之处，在于主控制器和进料系统的恒温控制。

本实施例的主控制器为STM32F103VBT6；加热模块包括三个电阻、两个三极管、一个栅源极导通电源，两个三极管、一个栅源极导通电源相互串联后与三个电阻并联。栅源极导通电源内部集成多个定时计数器，本实施例的定时计数器优选16位定时计数器。

FDM型3D打印机常用的塑料耗材有PLA和ABS两种,直径分别为1.75mm和3.0mmPLA是生物分解性材料,具有较低的熔体强度,打印模型更容易塑形,表面光泽性优异,色彩艳丽,气味宜人,适于环保产品；ABS有刺鼻气味,但其耐撞和耐热性好,适于对耐热和耐磨要求较高的产品。PLA耗材最佳的打印温度为180～210℃,ABS耗材最佳的打印温度为190～210℃。根据热学理论和进料量,加热管功率在30～40W时效果较佳。

本实施例中的高精度进料系统还采用恒温控制,具体是:PID是一种经典的闭环控制方法,很多场合都用其来实现恒温控制。先利用ADC,经标度变换,得到当前温度再用目标温度与当前温度做差运算:如果偏差在0.1℃以内,继续保持当前PID参数；如果偏差超出0.1℃,调用PID算法进行调节.本文采用±0.1℃的理论偏差,保证±1℃的实际误差。

本发明通过在3D打印机高精度进料系统中增加温度模块，将PWM、PID、差动放大电路和铂热电阻有机结合,实现180～250℃、±1℃精度的恒温控制，为FDM型3D打印机系统的打印质量和精度提供了保证。同时，该进料系统还具有以下特点：1)调整差动放大电路的增益,可改变测温范围；2)选用高精度温度传感器和高速ADC，可实现更高精度的温度控制；3)对电路进行简单调整，还可实现对湿度、压力、位移和角度的控制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。