一种外挂式3D打印断丝检测装置

张欢 余丽

摘要： 为了解决普通3D打印机因吐丝间断造成的打印件质量不高问题，设计了一种外挂式3D打印断丝检测装置。打印中，该装置检测电路能及时发现打印机吐丝间断现象并发出报警，通过挡块终止打印，以便在断丝现象排除后衔接打印，保证打印件质量。

关键词： 3D打印;断丝检测;外挂式

中图分类号： TP334.8    文献标识码： A    文章编号： 1672-9129（2018）09-0049-01

Abstract：  In order to solve the problem of low quality of printed parts caused by wire breakage in ordinary 3D printers， an external 3D printing broken wire detecting device was designed. During printing， the device detection circuit can detect the phenomenon of printer wire breakage and issue an alarm in time， and terminate the printing through the stopper， so as to connect the printing after the wire breakage phenomenon is eliminated， and the quality of the print piece is ensured.

Keywords： 3D printing;broken wire detection;external type

3D打印作為一种快速成形技术，它以数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、塑料丝盘或金属粉末等可粘合材料，通过逐层打印粘合材料来制造出三维物体。其中FDM（熔融沉积式）的打印机使用最为广泛，其打印耗材为固态塑料丝，通过打印喷嘴加热变为液态后，逐层铺叠在工作平台上，再冷凝为固态。在打印过程中要求塑料丝连贯送入打印喷嘴，以确保打印产品质量。对于无断丝检测装置的一般3D打印机，如果出现由于打印丝断裂、进丝机构故障、喷嘴温度不稳定等情况引起的喷嘴吐丝间断现象，就会影响打印产品质量，轻则出现断层裂缝，重则报废。针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本文设计了一种外挂式3D打印断丝检测装置，可方便的安装于普通3D打印机上，震动缓冲效果好，在打印断丝时，及时发现和阻止打印头继续喷出，在更换打印丝之后，可衔接之前的打印，保证打印效果。

1 断丝检测装置结构

图1所示为该外挂式3D打印断丝检测装置的结构示意图。该装置外壳贯穿中部安装有螺杆，螺杆位于外壳外侧一端垂直固定有转动杆，另一端固定有推板。外壳内侧位于螺杆上下两侧均固定有固定套，固定套贯穿顶端中部与推板一侧之间安装有移动杆，移动杆一端与固定套内侧一端之间连接有挤压弹簧。推板一侧设置有紧固板，两者之间安装有缓冲组件，另一侧嵌有防滑垫。外壳内侧的下部嵌有DC3-24蜂鸣器蜂鸣器，靠近蜂鸣器一端嵌有S2-2018红外线测距仪，外壳内侧另一端开设有空槽，空槽内固定有FD-24电动推杆，推杆一端固定有挡块。红外线测距仪、蜂鸣器和电动推杆均与市电电性连接，通过控制器控制，以便于其正常的工作。

如图2所示的缓冲组件，中部安装有限位套，限位套内侧贯穿两端均安装有T型杆，两根T型杆之间连接有缓冲弹簧，T型杆远离限位套一端固定有缓冲垫。打印机工作过程中产生的震动先通过缓冲垫进行第一步缓冲，再通过缓冲弹簧进行进第二步的缓冲，以此减小震动给传感器带来的检测误差。

2 断丝检测装置电路

图3所示为断丝检测装置的电路图，包括信号频率采集电路、比较放大电路、报警电路。其中信号频率采集电路接收红外线测距仪的检测信号，经比较放大电路运用运放器AR1、AR2比较放大后输入报警电路内，比较放大电路输出的信号为报警电路的驱动信号。

信号频率采集电路选用型号为UA306A的频率采集器J1，采集的检测信号经电感L1、L2和极性电容C2、C3组成的π型滤波电路滤波，有效的滤除了J1输出信号中的杂波，稳定信号。由于信号频率采集电路输出的信号电位不高，不能驱动报警电路工作，因此电路中加入了运放器AR1、AR2，对检测信号进行比较放大，提高信号强度。当信号异常时，三极管Q3导通，继电器K1得电，继电器K1的触点1、2接触变为触点1、3接触，报警器LS1工作报警，当信号正常时，继电器K1不得电，报警器LS1不工作。

3 断丝检测装置使用

安装时，先将该装置套在打印头处，转动转动杆，带动防滑垫与打印头外侧接触，以此来固定在打印头上。使用时，先将打印机正常工作时打印丝与传感器的标准距离数值输入到控制器内，红外线测距仪进行工作后，不断将所测得的实时距离传递给控制器内，通过与之前的输入值进行对比，当其差值大于允许误差值时，报警电路接通，蜂鸣器工作，同时控制器控制电动推杆进行伸缩，带动挡块移动至打印喷嘴底端，阻止喷嘴继续出丝。

通过安装该外挂式3D打印断丝检测装置，普通3D打印机也可以具备断丝检测功能。其安装方便，震动缓冲效果好，在打印断丝时，能够通过断丝检测电路及时发出报警，并通过挡块及时阻止打印头继续喷出，有效的解决了喷嘴断续吐丝，影响打印产品质量的问题。