一種外掛式3D打印斷絲檢測(cè)裝置

張歡 余麗

摘要： 為了解決普通3D打印機(jī)因吐絲間斷造成的打印件質(zhì)量不高問題，設(shè)計(jì)了一種外掛式3D打印斷絲檢測(cè)裝置。打印中，該裝置檢測(cè)電路能及時(shí)發(fā)現(xiàn)打印機(jī)吐絲間斷現(xiàn)象并發(fā)出報(bào)警，通過擋塊終止打印，以便在斷絲現(xiàn)象排除后銜接打印，保證打印件質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 3D打印;斷絲檢測(cè);外掛式

中圖分類號(hào)： TP334.8?? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A?? ?文章編號(hào)： 1672-9129（2018）09-0049-01

Abstract： ?In order to solve the problem of low quality of printed parts caused by wire breakage in ordinary 3D printers， an external 3D printing broken wire detecting device was designed. During printing， the device detection circuit can detect the phenomenon of printer wire breakage and issue an alarm in time， and terminate the printing through the stopper， so as to connect the printing after the wire breakage phenomenon is eliminated， and the quality of the print piece is ensured.

Keywords： 3D printing;broken wire detection;external type

3D打印作為一種快速成形技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊蠟材、塑料絲盤或金屬粉末等可粘合材料，通過逐層打印粘合材料來制造出三維物體。其中FDM（熔融沉積式）的打印機(jī)使用最為廣泛，其打印耗材為固態(tài)塑料絲，通過打印噴嘴加熱變?yōu)橐簯B(tài)后，逐層鋪疊在工作平臺(tái)上，再冷凝為固態(tài)。在打印過程中要求塑料絲連貫送入打印噴嘴，以確保打印產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于無斷絲檢測(cè)裝置的一般3D打印機(jī)，如果出現(xiàn)由于打印絲斷裂、進(jìn)絲機(jī)構(gòu)故障、噴嘴溫度不穩(wěn)定等情況引起的噴嘴吐絲間斷現(xiàn)象，就會(huì)影響打印產(chǎn)品質(zhì)量，輕則出現(xiàn)斷層裂縫，重則報(bào)廢。針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本文設(shè)計(jì)了一種外掛式3D打印斷絲檢測(cè)裝置，可方便的安裝于普通3D打印機(jī)上，震動(dòng)緩沖效果好，在打印斷絲時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和阻止打印頭繼續(xù)噴出，在更換打印絲之后，可銜接之前的打印，保證打印效果。

1 斷絲檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)

圖1所示為該外掛式3D打印斷絲檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置外殼貫穿中部安裝有螺桿，螺桿位于外殼外側(cè)一端垂直固定有轉(zhuǎn)動(dòng)桿，另一端固定有推板。外殼內(nèi)側(cè)位于螺桿上下兩側(cè)均固定有固定套，固定套貫穿頂端中部與推板一側(cè)之間安裝有移動(dòng)桿，移動(dòng)桿一端與固定套內(nèi)側(cè)一端之間連接有擠壓彈簧。推板一側(cè)設(shè)置有緊固板，兩者之間安裝有緩沖組件，另一側(cè)嵌有防滑墊。外殼內(nèi)側(cè)的下部嵌有DC3-24蜂鳴器蜂鳴器，靠近蜂鳴器一端嵌有S2-2018紅外線測(cè)距儀，外殼內(nèi)側(cè)另一端開設(shè)有空槽，空槽內(nèi)固定有FD-24電動(dòng)推桿，推桿一端固定有擋塊。紅外線測(cè)距儀、蜂鳴器和電動(dòng)推桿均與市電電性連接，通過控制器控制，以便于其正常的工作。

如圖2所示的緩沖組件，中部安裝有限位套，限位套內(nèi)側(cè)貫穿兩端均安裝有T型桿，兩根T型桿之間連接有緩沖彈簧，T型桿遠(yuǎn)離限位套一端固定有緩沖墊。打印機(jī)工作過程中產(chǎn)生的震動(dòng)先通過緩沖墊進(jìn)行第一步緩沖，再通過緩沖彈簧進(jìn)行進(jìn)第二步的緩沖，以此減小震動(dòng)給傳感器帶來的檢測(cè)誤差。

2 斷絲檢測(cè)裝置電路

圖3所示為斷絲檢測(cè)裝置的電路圖，包括信號(hào)頻率采集電路、比較放大電路、報(bào)警電路。其中信號(hào)頻率采集電路接收紅外線測(cè)距儀的檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)比較放大電路運(yùn)用運(yùn)放器AR1、AR2比較放大后輸入報(bào)警電路內(nèi)，比較放大電路輸出的信號(hào)為報(bào)警電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

信號(hào)頻率采集電路選用型號(hào)為UA306A的頻率采集器J1，采集的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)電感L1、L2和極性電容C2、C3組成的π型濾波電路濾波，有效的濾除了J1輸出信號(hào)中的雜波，穩(wěn)定信號(hào)。由于信號(hào)頻率采集電路輸出的信號(hào)電位不高，不能驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路工作，因此電路中加入了運(yùn)放器AR1、AR2，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較放大，提高信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)信號(hào)異常時(shí)，三極管Q3導(dǎo)通，繼電器K1得電，繼電器K1的觸點(diǎn)1、2接觸變?yōu)橛|點(diǎn)1、3接觸，報(bào)警器LS1工作報(bào)警，當(dāng)信號(hào)正常時(shí)，繼電器K1不得電，報(bào)警器LS1不工作。

3 斷絲檢測(cè)裝置使用

安裝時(shí)，先將該裝置套在打印頭處，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿，帶動(dòng)防滑墊與打印頭外側(cè)接觸，以此來固定在打印頭上。使用時(shí)，先將打印機(jī)正常工作時(shí)打印絲與傳感器的標(biāo)準(zhǔn)距離數(shù)值輸入到控制器內(nèi)，紅外線測(cè)距儀進(jìn)行工作后，不斷將所測(cè)得的實(shí)時(shí)距離傳遞給控制器內(nèi)，通過與之前的輸入值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)其差值大于允許誤差值時(shí)，報(bào)警電路接通，蜂鳴器工作，同時(shí)控制器控制電動(dòng)推桿進(jìn)行伸縮，帶動(dòng)擋塊移動(dòng)至打印噴嘴底端，阻止噴嘴繼續(xù)出絲。

通過安裝該外掛式3D打印斷絲檢測(cè)裝置，普通3D打印機(jī)也可以具備斷絲檢測(cè)功能。其安裝方便，震動(dòng)緩沖效果好，在打印斷絲時(shí)，能夠通過斷絲檢測(cè)電路及時(shí)發(fā)出報(bào)警，并通過擋塊及時(shí)阻止打印頭繼續(xù)噴出，有效的解決了噴嘴斷續(xù)吐絲，影響打印產(chǎn)品質(zhì)量的問題。