CN106426939A - 一种大型fdm装备的自驱式空间加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型FDM装备的自驱式空间加热装置，包括大理石板，在大理石板的两侧边位置设有加热电阻丝；大理石板上还设置有加热底板；在大理石板的四周侧设置有四周密封边框；大理石板的上方设置有能够上下当移动的活动密封板，活动密封板与四周密封边框实现可相对移动的密封配合；在活动密封板的两端设置有用以驱动活动密封板上下移动的密封板驱动机构；在加热底板和活动密封板上分别安装有用于测量温度的温度传感器。本发明不需要利用工业热风机就解决大空间加热的问题，是一种简单有效的大型FDM装备空间加热装置。

Description

一种大型FDM装备的自驱式空间加热装置
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，涉及一种大型FDM装备加热，尤其是一种大型FDM装备的自驱式空间加热装置。
背景技术
增材制造技术是一种快速成型技术，它可以将数字三维模型转化为实体模型。其中桌面级熔融挤出成型(FDM)设备是目前消费级市场中最普遍的机型，但是大型FDM装备由于存在一些未解决的技术难题，还没有真正实现产品化。由于大型FDM装备打印的是大型结构件或者薄壁件，为了解决打印材料热收缩带来的应力开裂和翘曲等问题，必须要有环境温度控制，所以大型FDM装备的空间加热就是其中待解决问题之一。
现有的技术中，公开号为CN203418764U的专利是大型FDM原理的3D打印机，它主要公开了一种具有自动调平系统、散热控制系统、料的悬挂控制系统和进程显示系统的3D打印机，但是其关于环境温度控制的方式是散热控制，没有考虑到类似ABS热收缩率比较大的材料带来的热变形和翘曲等问题。公开号为CN204149540U的专利是一种带温控的3D打印机，其特点是打印机包括了计算机单元、控制单元、动力单元和测控单元，其中温控单元为单向导热管，可以通过处理测试信号对控制单元和动力单元进行实时控制，以满足打印要求的温度状态。其不足之处在于温控单元位于打印头单元上，主要是测试和控制打印头的温度，没有解决空间温度梯度带来的材料热变形和翘曲等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种大型FDM装备的自驱式空间加热装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种大型FDM装备的自驱式空间加热装置，包括大理石板，在所述大理石板的两侧边位置设有加热电阻丝；大理石板上还设置有加热底板；在大理石板的四周侧设置有四周密封边框；大理石板的上方设置有能够上下当移动的活动密封板，所述活动密封板与四周密封边框实现可相对移动的密封配合；在活动密封板的两端设置有用以驱动活动密封板上下移动的密封板驱动机构；在底板加热装置和活动密封板上分别安装有用于测量温度的温度传感器。
进一步，上述温度传感器通过固态继电器与温控仪连接，并且有闭环控制回路对温度进行控制。
进一步，上述大理石板两侧的加热电阻丝设置在大理石板两侧边的加热凹槽中，在加热凹槽上装有封装条。
进一步，上述密封板驱动机构包括分别设置在活动密封板两端的电机丝杠机构。在所述活动密封板的两端固定丝杠机构的丝杠螺母，丝杠机构的丝杠和电机设置在大理石板上。
上述大理石板的两侧开设有间距相同并在同一条直线上的进气孔；所述进气孔与加热凹槽连通；在加热凹槽上的封装条上开设有若干通气孔。所述大理石板的两侧均匀间距开设有七个进气孔。
上述加热底板由四块同类型和同尺寸的小底板组装成的一块大底板，四块小底板加热同时由同一个信号控制，在其中一块小底板上装有一个用于测量底板温度的温度传感器。
进一步，在大理石板的上方设置有打印头组件；打印头组件安装在活动密封板下方的XY方向运动机构上。
本发明具有以下有益效果：
本发明的大型FDM装备的自驱式空间加热装置不需要利用工业热风机就解决大空间加热的问题，是一种简单有效的大型FDM装备空间加热装置。在打印开始阶段，打印空间比较小，该装置可以快速的对打印环境进行加热，然后通过Z轴模块的上升，打印空间变大，空间气压变小，由于内外气压差，加热的外部空气自动进入打印空间中。这样就免去了专用的工业热风机对空间鼓入空气，而且空间随着打印过程缓慢增大，恒定体积的高温空气直接进入空间，通过温度传感器测温，通过闭环控制，可以控制加热气体的温度，这样保持环境温度在一个稳定的温度范围内。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为大理石板的外形的示意图；
图3为封装条的外形示意图。
图中：1.打印头组件；2.电机丝杠结构；3.活动密封板，4.四周密封边框；5.加热底板；6.封装条；601.通气孔；7.大理石板；701.加热凹槽；702.进气孔；8.温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明是基于带有打印头的Z轴模块上下运动的大型FDM装备，在打印机的Z轴模块安装有顶部活动密封板，通过打印过程Z轴模块的上移同时驱动密封板的上移，增大打印空间。
请参考图1和图2：本发明的大型FDM装备的自驱式空气加热装置，包括大理石板7，在所述大理石板7的两侧边位置设有加热电阻丝；大理石板7上还设置有加热底板5；在大理石板7的四周侧设置有四周密封边框4；四周密封边框4与大理石板7密封良好，其材料选用石棉板，可以防止热空气泄漏，同时减少热量耗散，四周密封边框4安装在3D打印机的不锈钢骨架上。大理石板7的上方设置有能够上下当移动的活动密封板3，所述活动密封板3与四周密封边框4实现可相对移动的密封配合，活动密封板3的材料可以选用带有加强筋的隔热棉，可以防止热空气泄漏，同时减少热量耗散。在活动密封板3的两端设置有用以驱动活动密封板3上下移动的密封板驱动机构；在加热底板5和活动密封板3上分别安装有用于测量温度的温度传感器8。在大理石板7的上方安装有打印头组件1，打印头组件1安装在活动密封板3下方的XY方向运动机构上。
温度传感器8通过固态继电器与温控仪连接，并且有闭环控制回路对活动密封板3内部的温度进行控制，然后控制电阻丝的加热功率。
大理石板7两侧的加热电阻丝设置在大理石板7两侧边的加热凹槽701中，在加热凹槽701上装有封装条6。参见图3：在加热凹槽701上的封装条6上开设有若干通气孔601，通气孔601在一条直线上，且相邻孔之间间隔距离相同，材料可使用铝合金材料。
密封板驱动机构包括分别设置在活动密封板3两端的电机丝杠机构2。在所述活动密封板3的两端固定丝杠机构2的丝杠螺母，丝杠机构2的丝杠和电机设置在大理石板7上。
大理石板7的两侧开设有间距相同并在同一条直线上的进气孔702；所述进气孔702与加热凹槽701连通；进气孔702在打印过程中通入空气，打印工作结束后，用于排除空气。在本发明的最佳实施例中，大理石板7的两侧均匀间距开设有七个进气孔702。
本发明的加热底板5由四块同类型同尺寸的小底板组装成的一块大底板，四块小底板加热同时由同一个信号控制，在其中一块小底板上装有一个用于测量底板温度的温度传感器8。
加热装置工作时，首先将顶部活动密封板3置于最低处，同时开启加热电阻丝、加热底板5和打印头组件1。将凹槽中的空气、底板和打印头都加热到一定温度后，开始打印过程。Z轴模块在电机丝杠装置2带动下上升，同时带动顶部活动密封板3向上运动，打印空间增大，气压减小，加热凹槽701中的热空气从封装条的通气孔进入打印空间中，同时外部空气从大理石板7两侧的进气孔进入加热凹槽中，进一步进行加热。持续上述打印工作过程，直至打印完成，停止加热电阻丝、打印头组件和底板。等待打印空间自然冷却，然后取出打印件，对打印平台进行清理。
以上是对本发明一种大型FDM装备的自驱式空气加热装置进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何违背本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，包括大理石板(7)，在所述大理石板(7)的两侧边位置设有加热电阻丝；大理石板(7)上还设置有加热底板(5)；在大理石板(7)的四周侧设置有四周密封边框(4)；大理石板(7)的上方设置有能够上下当移动的活动密封板(3)，所述活动密封板(3)与四周密封边框(4)实现可相对移动的密封配合；在活动密封板(3)的两端设置有用以驱动活动密封板(3)上下移动的密封板驱动机构；在底板加热装置(5)和活动密封板(3)上分别安装有用于测量温度的温度传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，所述温度传感器(8)通过固态继电器与温控仪连接，并且有闭环控制回路对温度进行控制。
3.根据权利要求1所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，所述大理石板(7)两侧的加热电阻丝设置在大理石板(7)两侧边的加热凹槽(701)中，在加热凹槽(701)上装有封装条(6)。
4.根据权利要求1所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，所述密封板驱动机构包括分别设置在活动密封板(3)两端的电机丝杠机构(2)。
5.根据权利要求4所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，在所述活动密封板(3)的两端固定丝杠机构(2)的丝杠螺母，丝杠机构(2)的丝杠和电机设置在大理石板(7)上。
6.根据权利要求1所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，所述大理石板(7)的两侧开设有间距相同并在同一条直线上的进气孔(702)；所述进气孔(702)与加热凹槽(701)连通；在加热凹槽(701)上的封装条(6)上开设有若干通气孔。
7.根据权利要求5所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，所述大理石板(7)的两侧均匀间距开设有七个进气孔(702)。
8.根据权利要求1所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，所述加热底板(5)由四块小底板组装成的一块大底板，四块小底板加热同时由同一个信号控制，在其中一块小底板上装有一个用于测量底板温度的温度传感器(8)。
9.根据权利要求1所述的大型FDM装备的自驱式空间加热装置，其特征在于，在大理石板(7)的上方安装有打印头组件(1)，打印头组件(1)安装在活动密封板(3)下方的XY方向运动机构上。
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