FDM三维打印送丝异常检测装置研制

林志伟， 商 策， 吴森洋

(1.浙江大学 机械工程学院，杭州 310027； 2.浙江大学 工程训练(金工)中心，杭州 310058)

0 引 言

三维打印是20世纪80年代后期发展起来的集计算机、材料、数控、CAD/CAM等关键技术于一体增材制造技术。经过多年发展，三维打印技术已在教育、艺术、机械、建筑、生物医学、航空航天等众多领域实现了应用[1-4]。三维打印采用离散堆积的工艺原理，产品的结构与造型设计不受传统制造工艺的限制，可以实现任意复杂结构的成形[5-6]，也为一些小批量复杂零件提供了新的制造方法。

FDM是三维打印众多工艺形式中最为流行的一种，又叫熔融沉积[7-9]。其工作原理为：喷头在计算机控制下，沿模型CAD信息确定的二维路径运动，同时加热装置将丝状的热熔性材料(如ABS、PLA、尼龙等)加热融化，送丝机构在后端挤压丝材，将半流体状态的材料从喷头挤出，冷却凝固形成实体[10]。FDM三维打印机具有结构简单、价格低廉、操作方便、维护成本低等特点，尤其适合向教育培训行业推广。目前国内已有不少高校建立了FDM三维打印开放实验室，用于学生实践及创新能力培养[11-15]。但是，FDM三维打印过程中难以避免地会出现熔融材料堵塞喷头的情况。从外界条件分析，当材料加热融化后质地不均匀、黏稠度方面达不到合格要求时, 就容易导致打印机喷头堵塞[16]。一旦堵塞，如果不能及时停止打印，则可能导致打印机数小时的工作付诸一炬。

此外，FDM三维打印过程中还可能会出现断丝或丝材耗尽的情况[17]。打印过程中丝料卷在挤出机的牵引下旋转，逐渐的释放丝材。……