[發明專利]一種FDM打印頭的加熱方法

在審

• 申請號: 201910095897.3
• 申請日: 2019-02-02
• 公開（公告）號: CN109774123A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 孫偉;王軍偉;王敏;馬睿;黃部東;趙以麟;朱強;馮艷艷
• 申請（專利權）人: 共享智能鑄造產業創新中心有限公司
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/295;B29C64/386;B33Y30/00;B33Y50/00
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本發明涉及一種FDM打印頭的加熱方法，包括打印頭電熱絲、計算模塊、感應模塊和控制模塊；感應模塊與打印頭電熱絲和計算模塊相連接；控制模塊與計算模塊和打印頭電熱絲相連接，所述加熱方法包括以下步驟：S1:預先設定打印頭的溫度值；感應模塊實時感應打印頭的實際溫度；S2:計算出打印頭設定溫度值與實際溫度值的差值，即該差值為偏差值E；計算模塊根據感應模塊感應到的打印頭實際溫度值，計算打印頭實際溫度的變化率Fdb_c；S3:基于模糊控制規則計算出模糊控制器的輸出量Opt；每個模糊控制器的輸出量Opt對應一組打印頭電熱絲的加熱周期內的加熱時間和加熱功率；S4:控制打印頭電熱絲對打印頭的加熱。本發明實現了打印頭快速升溫至目標溫度且降低能耗。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，具體涉及一種FDM打印頭的加熱方法。

背景技術

FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉積成型)打印技術具有操作簡單、可靈活定制、成型速度快等優點，成為目前應用最廣的一種3D打印技術。其中工業級FDM打印頭在擠料過程中，首先要確保材料熔化到合適的程度，因此不同的材料與加熱溫度之間都有嚴格的對應關系，打印頭的溫度控制也就顯得尤為重要。現有技術中的工業級FDM打印頭的溫度控制通常采用調功機與溫度控制模塊配合使用。這種方法在打印頭加熱過程中溫度會存在較大范圍的超調，因此還需要在打印頭裝設散熱風扇，從而導致打印頭體積增加，美觀程度降低。另外，采用這種先加熱后散熱的方式，不僅使打印頭達到目標溫度所需的時間較長，而且還增加了能耗。

發明內容

本發明為解決現有工業級FDM打印頭加熱過程中溫度會存在較大范圍的超調，需裝設散熱風扇，從而導致打印頭體積增加，打印頭達到目標溫度所需的時間較長，能耗較高等問題，提供了一種FDM打印頭的加熱方法，能夠有效地實現打印頭快速升溫至目標溫度，且減小打印頭的體積，降低能耗。

為解決上述不足，本發明采用的技術方案為：

一種FDM打印頭的加熱方法，包括打印頭電熱絲、計算模塊、感應模塊和控制模塊；感應模塊與打印頭電熱絲和計算模塊相連接；控制模塊與計算模塊和打印頭電熱絲相連接，其特征在于，所述加熱方法包括以下步驟：

S1:預先設定打印頭的溫度值；感應模塊實時感應打印頭的實際溫度；

S2:計算模塊根據感應模塊感應到的打印頭的實際溫度值和設定溫度值，計算出打印頭設定溫度值與實際溫度值的差值，即該差值為偏差值E；計算模塊根據感應模塊感應到的打印頭實際溫度值，計算打印頭實際溫度的變化率Fdb_c；

S3:根據偏差量E和實際溫度的變化率Fdb_c，基于模糊控制規則計算出模糊控制器的輸出量Opt；每個模糊控制器的輸出量Opt對應一組打印頭電熱絲的加熱周期內的加熱時間和加熱功率；

S4:控制模塊根據計算出的加熱周期內的加熱時間確定打印頭電熱絲的加熱檔,并控制打印頭電熱絲對打印頭的加熱。

進一步的，所述S2中的模糊控制規則包括：

偏差量E的模糊控制子集設為：E＝{NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB}＝{負大、負中、負小、零、正小、正中、正大}；

實際溫度的變化率Fdb_c的模糊控制子集設為：Fdb_c＝{NB1、NM1、NS1、Z、PS1、PM1、PB1}＝{負大、負中、負小、零、正小、正中、正大}；

根據偏差量E和實際溫度的變化率Fdb_c，基于模糊控制規則計算出模糊控制器的輸出量Opt的模糊控制子集為：Opt＝{Z，PSS，PS，PMS，PM，PBS，PB}＝{零，正小小，正小，正小中，正中，正小大，正大}。

進一步的，所述模糊控制規則是采用單片機進行編程控制。