CN107415249A - 一种用于3d打印的熔融控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于3D打印的熔融控制装置及方法。本发明包括主控制器、加热组件、加热控制器和锁紧控制组件，其中，加热控制器、锁紧控制组件均与主控制器相连并在主控制器控制下运作，加热组件与加热控制器相连，加热组件包括第一恒温加热块、第二恒温加热块和阻热支架，阻热支架采用隔热材料制成，第一恒温加热块、第二恒温加热块分设在阻热支架两侧并与3D打印机上的喷嘴相配合，第一恒温加热块的温度工作点设为熔融挤出温度，第二恒温加热块的温度工作点设为防熔融流挂的半固结温度，第一恒温加热块、第二恒温加热块在加热控制器控制下保持恒温状态，锁紧控制组件控制第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴的接触、分离。

Description

一种用于3D打印的熔融控制装置及方法

技术领域

本发明属于机电控制技术领域，具体是一种用于3D打印的熔融控制装置及方法。

背景技术

熔融沉积成型技术(Fused Deposition Modeling，简称FDM)是当前3D打印主流技术之一，其能打印精细的机械零部件，且打印成本较低而普遍使用。其中，熔融挤出头是FDM3D打印机的核心部件。3D打印过程中，伺服机构带动熔融挤出头沿三维形体剖面扫描时，熔融挤出头根据扫描速度和层厚按设定速度将ABS工程塑料等材质的线材送入喷嘴加热、熔融后吐出并沉积在扫描面上。在加工一些不连贯剖面、微细结构阵列时，FDM 3D打印工艺要求熔融挤出头频繁、快速地在挤出和停止挤出两种状态间切换。而由于挤出头加热器的热惯性、温度传感器的迟滞性，线材停止进丝后，熔融挤出头的喷嘴温度非但不能立刻降低、反而快速上升，导致熔融态的3D打印材料继续稀化，进而从喷嘴不受控的流挂至扫描面，在打印对象表面或内部产生毛刺、空隙等缺陷。喷嘴温度上升严重的情况下还会导致打印材料变质硬化、堵塞喷嘴等问题，进而影响3D打印流程的正常进行。

从FDM 3D打印工艺的角度，熔融挤出头的喷嘴温度须根据是否挤出而反复、快速地在熔融和非熔融两个温度状态下切换，而喷嘴加热器的温度闭环控制回路，特别是温度传感器的响应是典型的慢速过程。因此传统熔融挤出头的温控响应速度慢、动态控制精度低已成为制约FDM 3D打印速度和质量进一步提升的瓶颈之一。另一方面，由于现有熔融挤出头普遍采用喷嘴加热块加热、主体强迫风冷的控制方式，无法实现喷嘴局部高温的快速调节以及熔融挤出头整体高低温区的有效分割，目前3D打印行业还缺少一种能够快速、精准地控制喷嘴温度在熔融态和非熔融态之间快速切换、有效分割整体高低温区的熔融控制方法。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种结构合理、简便易行、控制高效的用于3D打印的熔融控制装置及方法。

本发明的技术方案如下：一种用于3D打印的熔融控制装置，该用于3D打印的熔融控制装置包括主控制器、加热组件、加热控制器和锁紧控制组件，其中，加热控制器、锁紧控制组件均与主控制器相连并在主控制器控制下运作，加热组件与加热控制器相连，加热组件包括第一恒温加热块、第二恒温加热块和阻热支架，阻热支架采用隔热材料制成，第一恒温加热块、第二恒温加热块分设在阻热支架两侧并与3D打印机上的喷嘴相配合，第一恒温加热块的温度工作点设为熔融挤出温度，第二恒温加热块的温度工作点设为防熔融流挂的半固结温度，第一恒温加热块、第二恒温加热块在加热控制器控制下保持恒温状态，锁紧控制组件控制第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴的接触、分离，当3D打印过程中熔融挤出时，第一恒温加热块在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴紧密接触、第二恒温加热块在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴分离，喷嘴的温度与第一恒温加热块保持一致，线材在喷嘴内受热融化并在进丝机构导入线材的不断推挤下吐出并沉积在扫描面上；3D打印结束停止熔融挤出时，第一恒温加热块在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴分离、第二恒温加热块在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴紧密接触，喷嘴的温度迅速下降与第二恒温加热块保持一致，喷嘴空腔内的打印材料从熔融态转快速变为半固结态，避免打印材料不受控的流挂至扫描面上。

在所述的一种用于3D打印的熔融控制装置中，所述的锁紧控制组件包括驱动器和锁紧执行器，驱动器与主控制器相连，驱动器在主控制器控制下驱动锁紧执行器运动，第一恒温加热块、第二恒温加热块在锁紧执行器的带动下实现与喷嘴的接触、分离。

在所述的一种用于3D打印的熔融控制装置中，所述的喷嘴包括上椎体和下部椎体，上椎体和下椎体外部分别套有第一恒温加热块、第二恒温加热块，第一恒温加热块的中空轮廓与上椎体相吻合，第二恒温加热块的中空轮廓与下椎体相吻合，第一恒温加热块与上椎体33紧密贴合、第二恒温加热块与下椎体紧密贴合时，第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴发生快速的热交换，改变喷嘴内的线材温度，使线材熔融或半固化。

在所述的一种用于3D打印的熔融控制装置中，所述的驱动器采用电磁线圈驱动器，采用电磁线圈驱动器驱动锁紧执行器，锁紧执行器的动作时间可低至数毫秒，第一恒温加热块、第二恒温加热块的状态切换时间短，有效缩短喷嘴中线材在第一恒温加热块、第二恒温加热块热交换下实现温度变化的时间，远快于传统熔融挤出头中单一加热块的温度动态调节速度，特别是从高温工作点向低温工作点的转换速度，提高喷嘴的响应性能。

在所述的一种用于3D打印的熔融控制装置中，所述的第一恒温加热块、第二恒温加热块的热容量均远大于喷嘴的热容量，喷嘴与第一恒温加热块、第二恒温加热块紧密接触后，喷嘴的温度被动地与第一恒温加热块、第二恒温加热块的温度迅速同步，喷嘴的温度在熔融态和半固结态之间的切换快速，不会存在线材流挂现象，提高打印的精准度。

一种用于3D打印的熔融控制方法，该用于3D打印的熔融控制方法采用恒温保持在不同温度的恒温加热块与喷嘴切换接触进行热交换，实现喷嘴温度的不同温度转换，打印时，保持在线材熔融挤出温度的恒温加热块与喷嘴接触，对喷嘴内的线材进行加热熔融并喷出沉积在扫描面上；打印结束时，保持在线材熔融挤出温度的恒温加热块与喷嘴分离，保持在线材半固结温度的恒温加热块与喷嘴接触，对喷嘴进行快速降温，使喷嘴内处于熔融状态的线材迅速固化，恒温加热块的热容量远远大于喷嘴31及线材的热容量，缩短喷嘴中线材温度变化时间，提高打印的精准度。

在所述的一种用于3D打印的熔融控制方法中，该用于3D打印的熔融控制方法具体包括以下步骤：

(1)根据线材的熔融温度设定第一恒温加热块、第二恒温加热块的恒温温度，其中，第一恒温加热块的温度工作点设为熔融挤出温度，第二恒温加热块的温度工作点设为防熔融流挂的半固结温度，加热控制器对第一恒温加热块、第二恒温加热块进行恒温控制，第一恒温加热块、第二恒温加热块分设在阻热支架两侧并与3D打印机上的喷嘴相配合，采用锁紧控制组件对第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴的接触、分离状态进行切换控制，进入到喷嘴组合体中的线材通过热交换实现温度的升降控制；

(2)打印开始，线材通过进丝机构1进入喷嘴组合体中，主控制器根据输入的打印模型，通过相连接的电磁线圈驱动器控制锁紧执行器，驱动第一恒温加热块、第二恒温加热块的移动，熔融挤出时，进丝机构按设定速度将打印线材挤压推进进入导丝管，线材穿过导丝管后进入喷嘴，在锁紧控制组件操作下第一恒温加热块与喷嘴紧密接触、第二恒温加热块与喷嘴分离，喷嘴内的温度与第一恒温加热块保持一致，线材在喷嘴内受热融化并在进丝机构导入线材的不断推挤下吐出并沉积在扫描面上；停止熔融挤出时，在锁紧控制组件驱动下第一恒温加热块与喷嘴分离、第二恒温加热块与喷嘴紧密接触，喷嘴的温度与第二恒温加热块保持一致，喷嘴空腔内的打印线材从熔融态转变为半固结态，避免打印材料不受控的流挂至扫描面上。

本发明中两个恒温加热块的热容量均远大于喷嘴的热容量，喷嘴与任意一个恒温加热块紧密接触后，其温度被动地与该恒温加热块的温度迅速同步，即使该恒温加热块的温控系统响应较慢，同步后的中空喷嘴温度偏差也很小，因此中控喷嘴温度在熔融态和半固结态之间的切换精度高，并且切换速度仅取决于操纵第一、第二恒温加热块的锁紧控制组件的动作速度，采用电磁执行器时锁紧控制组件的动作时间可低至数毫秒，远快于传统熔融挤出头中单一加热块的温度动态调节速度、特别是从高温工作点向低温工作点的转换速度。本发明的两个恒温加热块均采用恒温工作方式，因此其温度控制与传统单一加热块的大范围动态调温方式相比更简单、易实现；本发明两个恒温加热块中的温度传感器，其有效量程需求小，与传统大范围测温方式相比更易校正，从而实现更高精度的温度测量效果。

本发明的熔融挤出控制方法结构合理、简便易行，控温精度高、响应速度快，易在3D打印行业中推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为采用本发明结构的3D打印机结构示意图。

图3为图2中进丝机构的结构示意图。

图4为图2中熔融挤出本体的结构示意图。

图5为本发明的控制信号连接图。

在附图1～5中，1表示进丝机构；2表示熔融挤出头主体；3表示阻热夹层；4表示喷嘴组合体；5表示冷却水循环泵；6表示打印线材；7表示导丝管；8表示3D零件；11表示第一辊轴；12表示第二辊轴；13表示第一耦合齿轮；14表示第二耦合齿轮；15表示驱动电机；16表示驱动齿轮；17表示框架；18表示进料导管；21表示冷却水道；22表示冷却水进口；23表示冷却水出口；25表示保温层；31表示喷嘴；32表示安装法兰；33表示上椎体；34表示下椎体；35表示第一恒温加热块；36表示第二恒温加热块；37表示阻热支架；38表示锁紧执行器；50表示电机驱动器一；51表示电机驱动器二；52表示加热控制器；53表示驱动器；60表示主控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作详细描述。

如图1和5所示，一种用于3D打印的熔融控制装置，该用于3D打印的熔融控制装置包括主控制器60、加热组件、加热控制器52和锁紧控制组件，其中，加热控制器52、锁紧控制组件均与主控制器60相连并在主控制器60控制下运作，加热组件与加热控制器52相连，加热组件包括第一恒温加热块35、第二恒温加热块36和阻热支架37，阻热支架37采用隔热材料制成，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36分设在阻热支架37两侧并与3D打印机上的喷嘴31相配合，第一恒温加热块35的温度工作点设为熔融挤出温度，第二恒温加热块36的温度工作点设为防熔融流挂的半固结温度，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36在加热控制器52控制下保持恒温状态；喷嘴31包括上椎体33和下部椎体34，上椎体33和下椎体34外部分别套有第一恒温加热块35、第二恒温加热块36，第一恒温加热块35的中空轮廓与上椎体33相吻合，第二恒温加热块36的中空轮廓与下椎体34相吻合，第一恒温加热块35与上椎体33紧密贴合、第二恒温加热块36与下椎体34紧密贴合时，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36与喷嘴31发生快速的热交换，改变喷嘴31内的线材温度，使线材熔融或半固化；锁紧控制组件控制第一恒温加热块35、第二恒温加热块36与喷嘴31的接触、分离，锁紧控制组件包括驱动器53和锁紧执行器38，驱动器53与主控制器60相连，驱动器53在主控制器60控制下驱动锁紧执行器38运动，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36在锁紧执行器38的带动下实现与喷嘴31的接触、分离，驱动器53采用电磁线圈驱动器，采用电磁线圈驱动器驱动锁紧执行器38，锁紧执行器38的动作时间可低至数毫秒，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36的状态切换时间短，有效缩短喷嘴31中线材在第一恒温加热块35、第二恒温加热块36热交换下实现温度变化的时间，远快于传统熔融挤出头中单一加热块的温度动态调节速度，特别是从高温工作点向低温工作点的转换速度，提高喷嘴31的响应性能；所述的第一恒温加热块35、第二恒温加热块36的热容量均远大于喷嘴31的热容量，喷嘴31与第一恒温加热块35、第二恒温加热块36紧密接触后，喷嘴31的温度被动地与第一恒温加热块35、第二恒温加热块36的温度迅速同步，喷嘴31的温度在熔融态和半固结态之间的切换快速，不会存在线材流挂现象，提高打印的精准度；

当3D打印过程中熔融挤出时，第一恒温加热块35在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴31紧密接触、第二恒温加热块36在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴31分离，喷嘴31的温度与第一恒温加热块35保持一致，线材在喷嘴31内受热融化并在进丝机构导入线材的不断推挤下吐出并沉积在扫描面上；3D打印结束停止熔融挤出时，第一恒温加热块35在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴31分离、第二恒温加热块36在锁紧控制组件的驱动下与喷嘴31紧密接触，喷嘴31的温度迅速下降与第二恒温加热块36保持一致，喷嘴31空腔内的打印材料从熔融态转快速变为半固结态，避免打印材料不受控的流挂至扫描面上。

如附图2～4所示，一种采用本发明的3D打印机，该3D打印机包括进丝机构1、熔融挤出头主体2、冷却系统、喷嘴组合体4和驱动机构，进丝机构1与熔融挤出头主体2相连，熔融挤出头主体2通过阻热夹层3与中空的喷嘴组合体4相连，熔融挤出头主体2与冷却水循环泵5相连，用于3D打印的打印线材6进入进丝机构1，并在进丝机构1驱动下穿过熔融挤出头主体2中的导丝管7，而后进入中空的喷嘴组合体4，在喷嘴组合体4中熔融并挤出至所加工的3D零件8的扫描面上；

进丝机构1由第一辊轴11、第二辊轴12、第一耦合齿轮13、第二耦合齿轮14、驱动电机15、驱动齿轮16、框架17、进料导管18构成；第一辊轴11联接至第一耦合齿轮13、第二辊轴12联接至第二耦合齿轮14，而后共同装配到框架17上，且保持第一耦合齿轮13、第二耦合齿轮14良好咬合；驱动齿轮16联接至驱动电机15，而后装配到框架17上且保持驱动齿轮16与第二耦合齿轮14良好咬合；第一辊轴11与第二辊轴12之间的间隙小于打印线材6的直径，当打印线材6从进料导管18进入第一辊轴11与第二辊轴12之间时，驱动电机15带动第一辊轴11与第二辊轴12沿箭头所示方向转动，第一辊轴11与第二辊轴12挤压并推动其向后方移动，且移动长度与第一辊轴11与第二辊轴12的转速成固定比例关系，此为进丝操作；驱动电机15带动第一辊轴11与第二辊轴12沿箭头所示相反方向转动时，第一辊轴11与第二辊轴12挤压并推动打印线材6向进料导管18回退，此为退丝操作；

熔融挤出头主体2采用导热性能好的金属材料制作，如铜合金和铝合金，其内部有冷却水道21、外部有冷却水进口22和冷却水出口23，冷却水进口22、冷却水出口23与冷却水循环泵5连接后形成封闭的冷却回路；熔融挤出头主体2内有导丝管7，导丝管7贯通熔融挤出头主体2，导丝管7的入口与进丝机构1吻合、导丝管7的出口与喷嘴组合体4的空腔吻合；熔融挤出头主体2外表面有保温层25，以抑制其与3D打印舱室环境的热交换；

喷嘴组合体4有中空喷嘴31、安装法兰32、中空喷嘴31外表上部和下部的上椎体33、下椎体34，上椎体33与下椎体34外部分别套有第一恒温加热块35、第二恒温加热块36，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36的中空轮廓分别与上椎体33、下椎体34相吻合；第一恒温加热块35和第二恒温加热块36固定在阻热支架37的两侧，阻热支架37联接至锁紧执行器38上，当锁紧执行器38运行至上止点时，第一恒温加热块35与上椎体33紧密贴合、第二恒温加热块36与下椎体34分离，当锁紧执行器38运行至下止点时，第二恒温加热块36与下椎体34紧密贴合、第一恒温加热块35与上椎体33分离；

驱动电机15与电机驱动器一50联接，冷却循环泵5与电机驱动器二51联接，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36与加热控制器52联接，锁紧执行器38与电磁线圈驱动器53联接；电机驱动器一50、电机驱动器二51、加热控制器52、电磁线圈驱动器53与3D打印的主控制器60联接；

本发明采用保温层降低熔融挤出头主体与3D打印机舱室环境的热交换，采用阻热夹层降低熔融挤出头主体与中空喷嘴的热交换，并通过水冷方式实现熔融挤出头主体的低温控制效果，通过第一、第二恒温加热块互补切换的方式提升中空喷嘴的高温动态控制效果，不仅取消了传统3D打印熔融挤出头的强迫风冷风扇，消除了噪声、振动及气流扰动，而且能控制中空喷嘴温度在两个高温工作点之间快速切换，从根本上解决了传统熔融挤出头停止挤出时熔融态打印材料不受控流挂的问题，有助于提升3D打印精度和质量；本发明中空喷嘴的热容量远小于第一恒温加热块、第二恒温加热块的热容量，锁紧执行器动作后中空喷嘴的温度可迅速同化至与之紧密贴合的第一或第二恒温加热块的温控工作点；本发明中的喷嘴与熔融挤出头本体的安装结合面之间有阻热夹层，中控喷嘴与熔融挤出头本体之间的热阻大，且熔融挤出头本体内部有冷却水道、外部有保温层，熔融挤出头主体与FDM 3D打印舱室环境和喷嘴的热交换少，无需强迫风冷，可避免风扇振动、气流扰动对3D打印质量的不良影响；本发明的熔融挤出头本体采用水冷冷却，其低温控制效果好、与中空喷嘴间的低温-高温界限清晰，使得导丝管内线材从固态至熔融态的转换界面清晰，当进丝机构执行退丝操作时，导丝管内线材回退的活塞效应更好，对中空喷嘴内熔融态打印材料的抽吸作用更强，防喷嘴流挂效果更好。

本发明第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴的热耦合路径及其切换方式亦可以采用其它贴合方式，如圆柱面与开口内孔，平面与平面、曲面与曲面压紧等方式。

一种用于3D打印的熔融控制方法中，该用于3D打印的熔融控制方法具体包括以下步骤：

(1)根据打印线材的熔融温度设定第一恒温加热块35、第二恒温加热块36的恒温温度，其中，第一恒温加热块35的温度工作点设为熔融挤出温度，第二恒温加热块36的温度工作点设为防熔融流挂的半固结温度，加热控制器52对第一恒温加热块35、第二恒温加热块36进行恒温控制，第一恒温加热块35、第二恒温加热块36分设在阻热支架37两侧并与3D打印机上的喷嘴31相配合，采用锁紧控制组件对第一恒温加热块35、第二恒温加热块36与喷嘴31的接触、分离状态进行切换控制，进入到喷嘴组合体4中的线材通过热交换实现温度的升降控制；

(2)打印开始，线材通过进丝机构1进入喷嘴组合体4中，主控制器根据输入的打印模型，通过相连接的电磁线圈驱动器53控制锁紧执行器38，驱动第一恒温加热块35、第二恒温加热块36的移动，熔融挤出时，进丝机构1按设定速度将打印线材挤压推进进入导丝管7，线材穿过导丝管7后进入喷嘴31，在锁紧控制组件操作下第一恒温加热块35与喷嘴31紧密接触、第二恒温加热块36与喷嘴31分离，喷嘴31内的温度与第一恒温加热块35保持一致，线材在喷嘴31内受热融化并在进丝机构1导入线材的不断推挤下吐出并沉积在扫描面上；停止熔融挤出时，在锁紧控制组件驱动下第一恒温加热块35与喷嘴31分离、第二恒温加热块36与喷嘴31紧密接触，喷嘴31的温度与第二恒温加热块36保持一致，喷嘴31空腔内的打印线材从熔融态转变为半固结态，避免打印材料不受控的流挂至扫描面上。

本发明中的第一恒温加热块、第二恒温加热块均采用恒温控制，其中第一恒温加热块的温控工作点为熔融挤出温度，第二恒温加热块的温控工作点为防止打印材料流挂的半固结态温度，采用锁紧执行器切换第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴的热耦合路径，在需要熔融挤出时由第一恒温加热块作为中空喷嘴的热源，在停止挤出时由第二恒温加热块作为喷嘴的热源，切换方便，有效控制喷嘴及喷嘴中线材的温度变化，防喷嘴流挂效果更好。

Claims (7)

1.一种用于3D打印的熔融控制装置，其特征在于该用于3D打印的熔融控制装置包括主控制器、加热组件、加热控制器和锁紧控制组件，其中，加热控制器、锁紧控制组件均与主控制器相连并在主控制器控制下运作，加热组件与加热控制器相连，加热组件包括第一恒温加热块、第二恒温加热块和阻热支架，阻热支架采用隔热材料制成，第一恒温加热块、第二恒温加热块分设在阻热支架两侧并与3D打印机上的喷嘴相配合，第一恒温加热块的温度工作点设为熔融挤出温度，第二恒温加热块的温度工作点设为防熔融流挂的半固结温度，第一恒温加热块、第二恒温加热块在加热控制器控制下保持恒温状态，锁紧控制组件控制第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴的接触、分离。

2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的熔融控制装置，其特征在于所述的锁紧控制组件包括驱动器和锁紧执行器，驱动器与主控制器相连，驱动器在主控制器控制下驱动锁紧执行器运动，第一恒温加热块、第二恒温加热块在锁紧执行器的带动下实现与喷嘴的接触、分离。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于3D打印的熔融控制装置，其特征在于所述的喷嘴包括上椎体和下部椎体，上椎体和下椎体外部分别套有第一恒温加热块、第二恒温加热块，第一恒温加热块的中空轮廓与上椎体相吻合，第二恒温加热块的中空轮廓与下椎体相吻合，第一恒温加热块与上椎体紧密贴合、第二恒温加热块与下椎体紧密贴合时，第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴发生快速的热交换。

4.根据权利要求2所述的一种用于3D打印的熔融控制装置，其特征在于所述的驱动器采用电磁线圈驱动器。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于3D打印的熔融控制装置，其特征在于所述的第一恒温加热块、第二恒温加热块的热容量均远大于喷嘴的热容量。

6.一种用于3D打印的熔融控制方法，其特征在于该用于3D打印的熔融控制方法采用恒温保持在不同温度的恒温加热块与喷嘴切换接触进行热交换，实现喷嘴温度的不同温度转换，打印时，保持在线材熔融挤出温度的恒温加热块与喷嘴接触，对喷嘴内的线材进行加热熔融并喷出沉积在扫描面上；打印结束时，保持在线材熔融挤出温度的恒温加热块与喷嘴分离，保持在线材半固结温度的恒温加热块与喷嘴接触，对喷嘴进行快速降温，使喷嘴内处于熔融状态的线材迅速固化，恒温加热块的热容量远远大于喷嘴及线材的热容量，缩短喷嘴中线材温度变化时间，提高打印的精准度。

7.根据权利要求6所述的一种用于3D打印的熔融控制方法，其特征在于该用于3D打印的熔融控制方法具体包括以下步骤：

(1)根据线材的熔融温度设定第一恒温加热块、第二恒温加热块的恒温温度，其中，第一恒温加热块的温度工作点设为熔融挤出温度，第二恒温加热块的温度工作点设为防熔融流挂的半固结温度，加热控制器对第一恒温加热块、第二恒温加热块进行恒温控制，第一恒温加热块、第二恒温加热块分设在阻热支架两侧并与3D打印机上的喷嘴相配合，采用锁紧控制组件对第一恒温加热块、第二恒温加热块与喷嘴的接触、分离状态进行切换控制，进入到喷嘴组合体中的线材通过热交换实现温度的升降控制；

(2)打印开始，线材通过进丝机构1进入喷嘴组合体中，主控制器根据输入的打印模型，通过相连接的电磁线圈驱动器控制锁紧执行器，驱动第一恒温加热块、第二恒温加热块的移动，熔融挤出时，进丝机构按设定速度将打印线材挤压推进进入导丝管，线材穿过导丝管后进入喷嘴，在锁紧控制组件操作下第一恒温加热块与喷嘴紧密接触、第二恒温加热块与喷嘴分离，喷嘴内的温度与第一恒温加热块保持一致，线材在喷嘴内受热融化并在进丝机构导入线材的不断推挤下吐出并沉积在扫描面上；停止熔融挤出时，在锁紧控制组件驱动下第一恒温加热块与喷嘴分离、第二恒温加热块与喷嘴紧密接触，喷嘴的温度与第二恒温加热块保持一致，喷嘴空腔内的打印线材从熔融态转变为半固结态，避免打印材料不受控的流挂至扫描面上。