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探究3D打印机的硬件结构与功能

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:喷头:这是3D打印机的核心部件之一,是个很有意思的组件。表3-1 打印机的基本功能组件图3-1 喷头的功能结构热床:通常把带调温功能的打印平台称为热床。x轴驱动机构原理与y轴相同,而z轴驱动机构更简单,直接通过直连在z轴驱动电动机的丝杠驱动热床沿z轴运动,同样的借助微型位置开关确保热床的有效行程范围。左边的是急停开关,用于紧急停止工作中的3D打印机。

探究3D打印机的硬件结构与功能

如表3-1所示,3D打印机通常可分为六个主要功能组件:机架(外壳)、喷头、热床(带调温功能的打印平台)、三轴运动机构、送丝机构、控制面板电气模块。

机架(外壳):机架是整台3D打印机的骨架,支撑着整台机器,其他各功能组件安装在机架上并相互关联。桌面机型的机架与外壳大多是一体化的。

喷头:这是3D打印机的核心部件之一,是个很有意思的组件。如图3-1所示,喷头借助加热模块将塑料丝从固态变成熔融状态,经喷嘴将其喷到打印平台表面,然后借助冷却风扇经风道吹出冷却空气,使熔料快速固化。

表3-1 打印机的基本功能组件

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图3-1 喷头的功能结构

热床:通常把带调温功能的打印平台称为热床。如图3-2所示,热床面板是玻璃,下部是加热铝板,两者用四个金属夹子固定为一体,构成加热平台。平台固定板在加热平台下面,用三个呈品字形分布的微调螺钉与加热平台连接,其一侧装有丝杠螺母以及直线轴承,与z轴驱动丝杆及滑动导轨相连。

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图3-2 热床的功能结构

三轴运动机构:控制喷头或热床沿xyz轴方向运动的机构。不同机型的三轴运动机构有所不同,本机型xy轴运动机构驱动喷头沿xy轴移动,z轴运动机构驱动热床沿z轴移动。如图3-3所示,y轴驱动电动机以同步轮及同步带y驱动轴相连,并借助微型位置开关,确保喷头在y轴的有效行程内移动。x轴驱动机构原理与y轴相同,而z轴驱动机构更简单,直接通过直连在z轴驱动电动机的丝杠驱动热床沿z轴运动,同样的借助微型位置开关确保热床的有效行程范围。(www.xing528.com)

送丝机构:挤出机、挤出机驱动电动机、导丝管和挂料架构成了3D打印机的送丝机构。如图3-4所示,塑料丝从挤出机底部穿上去,从挤出机的齿轮与压轮之间穿过,通过上方的快速接头穿进导丝管里面,最终把塑料丝输送到喷头。

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图3-3 y轴驱动机构

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图3-4 送丝机构

控制面板:这是3D打印机的人机对话组件。如图3-5所示,面板的正面有一个长方形窗口,其内部是单色液晶显示屏,用于显示3D打印机的工作状态以及系统操作的过程。面板的后方左侧有一个SD卡插槽,可以用SD卡储存程序进行脱机打印。显示屏的右面是操作旋转按钮,旋转按钮连接着微型旋转编码器,通过按钮的旋转以及按压,可以操作系统菜单选项并进行数据的输入与确认。在旋转按钮的下方,还可以看到有两个小圆孔,里面分别有一个轻触开关。左边的是急停开关,用于紧急停止工作中的3D打印机。右边的是复位按钮,用于恢复系统到初始状态。

电气模块:由主板、步进电动机驱动模块、液晶面板模块、电压转换模块组成,以实现对机器的机械运动控制、温控组件控制与冷却模块控制等功能。

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图3-5 控制面板

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