一、开发背景

随着快速成型技术的发展，3D打印机被广泛应用于工业制造、航空军工、生物医疗等多个领域。在西安非凡士机器人有限公司实习实践期间，发现3D打印机在使用过程中经常出现喷头堵料、空打，以及丝状材料缠绕或卡在送料架上的现象，为了有效的解决这些问题，设计出一种带有无缠绕自称重送料架及自冷却喷头的FDM打印机。

二、结构说明

一种带有无缠绕自称重送料架及自冷却喷头的FDM打印机的结构主要由打印机机身、送料架和打印机的自冷却循环系统组成。

FDM打印机机身采用铝型材材料，其传动系统由X、Y、Z轴传动构成，X、Y轴电机分别通过同步带传动带动喷头的X轴方向运动与Y轴方向运动，Z轴电机与丝杠直接相连，丝杠位于打印机后部正中央，丝杠上的螺母与工作台支架相连，从而通过Z轴电机转动带动工作台上下移动。

送料架主要由支撑架、压丝辊、承载轴、称重装置、物料盘、托盘、丝状材料和锁紧螺母组成。丝状材料缠绕在物料盘的绕丝轴上，然后将物料盘横穿在承载轴的轴杆上，此时承载轴横放在支撑架底部，通过锁紧螺母夹紧固定在支撑架上。压丝辊两端横放在支撑架的槽中，压在丝状材料的外圆上。称重传感器安装在托盘底板上。数码称重显示器安装在称模块上，称重模块安装在托盘的托盘立板上。

   打印机的自冷却系统主要由环绕在喉管外侧的的螺旋管，导流软管，微型水泵，温度传感器和水箱等组成。其中一段导流软管连接微型水泵的出水端口，另一段导流软管直接通入水箱中；微型水泵装在水箱内，为冷却水的循环提供动力；温度传感器紧贴喉管安装，用于实时检测喉管内的温度，并传递给打印机控制装置；水箱内有冷却水，用于冷却喷头。

   三、功能使用与说明

这种新型料架，可使丝状材料在3D打印机工作时不会相互缠绕，同时其上设置的称重模块可追踪丝状材料的消耗情况并在数码称重显示器上动态显示丝状材料重量的数值变化。通过数码称重显示器可设定一个安全数值，当称重模块判断出物料盘上面的丝状材料的重量消耗到等于这个安全数值时，发送信号给打印机控制装置，暂停3D打印机的操作，同时发送信号给数码称重显示器，由数码称重显示器发出提示音，提醒打印机操作者。

  在打印过程中，温度传感器检测喉管温度，并将检测数据实时传输给打印机控制信号启动微型水泵，将水箱内的水压入冷却循环系统，冷却喉管。