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          桌面級3D打印機設計

          來源:杰呈3D打印 發布時間:2020/6/19 10:06:53 瀏覽次數:54
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          PEEK打印過程中環境溫度對成型質量比較重要,之前YangC等的研究已經確定了PEEK450G型號下的最佳環境溫度是100-130°C,尤其是50-100°C之間對結晶度提升最大,100°C之后的提升效果不佳。因此為了提供穩定的環境溫度,且一定程度降低高溫能耗,我們將環境加熱溫度控制在90-100°C之間,個別情況下可以加大功率提高溫度。


          這里采用的加熱裝置主要是PTC加熱器+熱輻射燈組合使用。PTC加熱器是作為長時間加熱出風,升溫時間較長,但是出風量大,溫度也高,可加熱空間大;熱輻射燈是作為短時間加熱,升溫時間很短,但是加熱空間很小,集中于發熱體周圍,此外,其他熱輻射形式都可以作為輻射燈來使用。PTC加熱器安裝在左板靠近3D打印加工平臺處,熱輻射燈安裝在右板靠近打印平臺處,并將其鋁合金外殼對準打印區域附近,形成包覆面。在打印開始前,先加熱PTC加熱器,升溫到設定溫度時保溫幾分鐘,讓熱量充滿箱體,隨后開啟熱輻射燈,覆蓋打印區域,彌補不足的環境溫度,同時打印過程也可以開始。通過短期和長期溫度加熱,可以將環境溫度穩定在一般的溫度區間(90°C)。


          本次沒有采用單獨控制的加熱室,主要是考慮到不影響打印頭移動,本套系統的移動機構需要從調零開始,一旦加熱室密封,會限制打印頭和打印平臺之間移動,也會影響打印精度,因此選擇了整體內腔加熱的方式。但是整機的一些部件,比如塑料支撐件、同步帶等受環境溫度影響大,當溫度超過100°c以上會發生熱變形,因此為了進一步提高環境溫度(150°C),需要對成型室進行后續的改進,縮小不必要的加溫區域,保護易受高溫影響的組件。


          電氣控制系統的好壞和軟硬件配置的高低決定著打印系統的性能,硬件控制系統主要包括電源模塊、按鍵顯示模塊、主控CPU及其電路模塊、電機驅動模塊、擠出控制模塊、溫度控制模塊和通信摸塊。3D打印系統的硬件電路比較簡單,,主控芯片讀取上位機或SD卡中的目標數據,根據用戶按鍵指令開始打印,按鍵包括開始、暫停、選擇等功能。主控芯片讀取到指令后進行數據解析,輸出信號控制驅動芯片,進而控制電機運轉,實現x、y、z和噴頭部分的運動。


          對于普通的桌面級3D打印機設計,通常采用ArduinoMega系列的開源集成主控板,將電機驅動集中于主板上。本次采用的是ChiTuPro主控板,集成5路32細分步進電機驅動芯片,3路限位開關,3路熱敏電阻,一個SD卡座,一個USB接口,一個電源插座。與此同時,還配有數字電位器,用于調節電機電流,擴展模塊包括Wifi模塊、大電機驅動和其他功能拓展模塊。


          本次溫度控制模塊作為擴展模塊獨立出來。主要是由于溫度加熱高,直接連接主板超過了額定電流;其次是由于有三項溫度控制,打印頭、PTC加熱器和熱輻射燈,獨立在溫控面板上方便操作。因此,采用3通道智能溫控儀進行控制,型號為XTMA,調節方式為PID控制。溫控以輸入信號可以通過內部參數SN更改,輸出為繼電器輸出,配合不同執行機構可以控制加熱設備。




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