CN106799832A - 一种fdm打印过程中自动控制打印模型冷却的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及FDM打印模具技术领域，具体涉及一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置；所要解决的技术问题在于：提供一种适时冷却模型材料，确保在FDM打印过程中模型不会开裂、软化塌陷变形的自动控制打印模型冷却的装置；采用的技术方案为：一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，包括：冷却风扇、温度传感器、温控器、PLC控制器、主控制器和继电器，温度传感器与温控器电气连接，温控器与PLC控制器电气连接，PLC控制器与主控制器，PLC控制器与继电器电气连接，继电器与冷却风扇电气连接；本发明适用于FDM打印领域。

Description

一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置

技术领域

本发明涉及FDM打印模具技术领域，具体涉及一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置。

背景技术

近年来，3D打印技术蓬勃发展，其中以FDM(熔融挤出)工艺技术为基础的打印机，因其成形速度快、成形材料价格低、技术简单入门低等优势，在打印机市场非常流行。但是目前市场上的FDM打印机在打印过程中，打印模型局部形体较小的部位由于打印头在一定时间内长时间在周边打印，此处材料的热量无法及时散失，从而造成模型的形体软化塌陷，最终导致模型报废。因此，实现材料冷却是3D打印机需要解决的难题之一。

而为了解决上述难题，目前存在两种解决方法：一种方法是降低打印速度，使打印时间延长，给材料热量散失留出时间，而这种方法使得打印效率很低；另一种方法是在打印头旁安装冷却风扇，随时给打印出的模型材料表面降温，虽然可以避免在打印小的模型形体时热性软化变形的问题，但是在打印过程中，模型铺设平面时风扇冷却，会出现打印完毕的上一层与正在打印的打印层两者之间粘接不牢固，易开裂。

发明内容

针对相关技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于：提供一种适时冷却模型材料，确保在FDM打印过程中模型不会开裂、软化塌陷变形的自动控制打印模型冷却的装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，包括：冷却风扇、温度传感器、温控器、PLC控制器、主控制器和继电器，所述温度传感器的输出端与所述温控器的输入端电气连接，所述温控器的输出端与所述PLC控制器的输入端电气连接，所述PLC控制器与所述主控制器双向连接，所述PLC控制器的控制输出端与所述继电器的控制输入端电气连接，所述继电器的控制输出端与所述冷却风扇的电源端电气连接。

优选地，所述PLC控制器的电源端与总电源电气连接，所述PLC控制器的输出端设有内部开关K1，所述内部开关K1串接所述继电器的线圈KM1后与所述总电源的负极电气连接，所述冷却风扇的电源Q1和所述继电器的常开触点KM2依次串接在所述总电源的两端。

优选地，还包括：冷风导向支座，所述冷风导向支座设于滑枕上，所述冷却风扇设于所述冷风导向支座上。

优选地，所述冷风导向支座具有冷风导入口和冷风导出口，所述冷却风扇位于所述冷风导入口，所述冷风导出口正对打印模型局部形体较小的部位。

优选地，所述温度传感器也设于所述滑枕上，所述温度传感器用于检测打印模型局部形体较小的部位的温度。

优选地，所述滑枕安装在溜板上。

优选地，所述温度传感器为光电测温头。

本发明的有益技术效果在于：

1、本装置包括冷却风扇、温度传感器、温控器、PLC控制器、主控制器和继电器，温度传感器实时检测打印模型局部形体较小的部位的温度，并将检测到的温度传送给温控器，温控器将温度信号转换成模拟量信号传输经由PLC控制器发送给主控制器，主控制器将采集的温度数据与主控制器存储的设定温度数据进行比较，当采集温度高于设定温度，主控制器将给PLC控制器输出控制指令，PLC控制器控制继电器动作，冷却风扇得电进行启动，开始将冷空气吹向打印的模型，从而降低模型表面的温度，如温度传感器检测到的温度低于主控制器的设定温度，PLC控制器控制继电器动作，冷却风扇失电，停止吹风；本发明能够根据模型材料的温度自动控制冷却风扇对模型材料进行冷却，避免了一味地冷却导致打印完毕的上一层与正在打印的打印层两者之间粘接不牢固的情况，确保了在FDM打印过程中模型不会开裂、软化塌陷变形。

2、本发明还包括冷风导向支座，冷却风扇设于所述冷风导向支座上，冷风导向支座具有冷风导入口和冷风导出口，冷却风扇位于冷风导入口能够将冷却风扇瞬间吹出的冷风很好地凝聚在冷风导入口和冷风导出口之间的通风管道中，冷风导出口正对打印模型局部形体较小的部位，增强了该部位的冷却效率。

3、本发明中的温度传感器设于滑枕上，该位置能够很方便地检测到打印模型局部形体较小的部位的温度，提高了温度的检测效率和检测精度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置的电路结构示意图；

图中：1为冷却风扇，2为温度传感器，3为温控器，4为PLC控制器，5为主控制器，6为继电器，7为冷风导向支座，8为滑枕，9为打印头，10为总电源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例一提供的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置的结构示意图，图2是本发明实施例一提供的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置的电路结构示意图，如图1、图2所示，一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，包括：冷却风扇1、温度传感器2、温控器3、PLC控制器4、主控制器5和继电器6，所述温度传感器2的输出端与所述温控器3的输入端电气连接，所述温控器3的输出端与所述PLC控制器4的输入端电气连接，所述PLC控制器4与所述主控制器5双向连接，所述PLC控制器4的控制输出端与所述继电器6的控制输入端电气连接，所述继电器6的控制输出端与所述冷却风扇1的电源端电气连接。

具体地，所述PLC控制器4的电源端与总电源10电气连接，所述PLC控制器4的输出端设有内部开关K1，所述内部开关K1串接所述继电器6的线圈KM1后与所述总电源10的负极电气连接，所述冷却风扇1的电源Q1和所述继电器6的常开触点KM2依次串接在所述总电源10的两端。

本实施例中，温度传感器2实时检测打印模型局部形体较小的部位的温度，并将检测到的温度传送给温控器3，温控器3将温度信号转换成模拟量信号传输经由PLC控制器4发送给主控制器5，主控制器5将采集的温度数据与主控制器5存储的设定温度数据进行比较，当采集温度高于设定温度，主控制器5将给PLC控制器4输出控制指令，PLC控制器4收到指令后，控制内部开关K1闭合，继电器6的线圈KM1得电，继电器6的常开触点KM2闭合，冷却风扇1的电源Q1得电，冷却风扇1进行启动，开始将冷空气吹向打印的模型，从而降低模型表面的温度，如温度传感器2检测到的温度低于主控制器5的设定温度，PLC控制器4控制内部开关K1断开，继电器6的线圈KM1失电，继电器6的常开触点内部开关K2断开，冷却风扇1失电，停止吹风；本发明能够根据模型材料的温度自动控制冷却风扇1对模型材料进行冷却，避免了一味地冷却导致打印完毕的上一层与正在打印的打印层两者之间粘接不牢固的情况，确保了在FDM打印过程中模型不会开裂、软化塌陷变形。

具体地，所述装置还可包括：冷风导向支座7，所述冷风导向支座2设于滑枕8上，所述冷却风扇1设于所述冷风导向支座2上。

更具体地，所述冷风导向支座7可具有冷风导入口和冷风导出口，所述冷却风扇1可位于所述冷风导入口，能够将冷却风扇1瞬间吹出的冷风很好地凝聚在冷风导入口和冷风导出口之间的通风管道中，所述冷风导出口可正对打印模型局部形体较小的部位，可增强该部位的冷却效率。

具体地，所述温度传感器2也可设于所述滑枕8上，所述温度传感器2用于检测打印模型局部形体较小的部位的温度，该位置能够很方便地检测到打印模型局部形体较小的部位的温度，提高了温度的检测效率和检测精度。

更具体地，所述滑枕8安装在溜板上。

具体地，所述温度传感器2可为光电测温头。

打印机通过主控制器5执行打印程序，打印机各运动轴带动打印头9整体在多轴空间内移动，进行扫描打印成型，打印模型局部形体较小的部位由于打印头9在一定时间内长时间在周边打印，此处材料的热量未及时散失，从而造成模型的形体局部温度升高，而本装置能够适时开启或关闭冷却风扇1，确保在打印过程中模型不会开裂、软化塌陷变形。本装置结构简单、工作稳定，适用于大型工业级FDM打印设备，可适应不同打印要求材料温度的自动化控制，使得工业级FDM打印效果更稳定，模型质量更高，更适用于工业化大规模生产。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，其特征在于：包括：冷却风扇(1)、温度传感器(2)、温控器(3)、PLC控制器(4)、主控制器(5)和继电器(6)，所述温度传感器(2)的输出端与所述温控器(3)的输入端电气连接，所述温控器(3)的输出端与所述PLC控制器(4)的输入端电气连接，所述PLC控制器(4)与所述主控制器(5)双向连接，所述PLC控制器(4)的控制输出端与所述继电器(6)的控制输入端电气连接，所述继电器(6)的控制输出端与所述冷却风扇(1)的电源端电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，其特征在于：所述PLC控制器(4)的电源端与总电源(10)电气连接，所述PLC控制器(4)的输出端设有内部开关K1，所述内部开关K1串接所述继电器(6)的线圈KM1后与所述总电源(10)的负极电气连接，所述冷却风扇(1)的电源Q1和所述继电器(6)的常开触点KM2依次串接在所述总电源(10)的两端。

3.根据权利要求1所述的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，其特征在于：还包括：冷风导向支座(7)，所述冷风导向支座(2)设于滑枕(8)上，所述冷却风扇(1)设于所述冷风导向支座(2)上。

4.根据权利要求3所述的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，其特征在于：所述冷风导向支座(7)具有冷风导入口和冷风导出口，所述冷却风扇(1)位于所述冷风导入口，所述冷风导出口正对打印模型局部形体较小的部位。

5.根据权利要求3所述的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，其特征在于：所述温度传感器(2)也设于所述滑枕(8)上，所述温度传感器(2)用于检测打印模型局部形体较小的部位的温度。

6.根据权利要求3所述的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，其特征在于：所述滑枕(8)安装在溜板上。

7.根据权利要求1所述的一种FDM打印过程中自动控制打印模型冷却的装置，其特征在于：所述温度传感器(2)为光电测温头。