3D打印设备整体及部件设计

特种工程塑料3D打印试验机用于打印包括柔性和硬性在内的特殊材料，实现打印工艺和测试的研究，为其今后的大规模应用做准备。打印设备的整体设计采用的是常规台式结构，内部分为两个腔室。左腔室放置温控和进料装置，以及可能的功能扩展槽；右腔室放置主体打印装置，有移动机构、打印平台和加热装置。控制板分布于设备的底部，里面布置有线路和电源。操控面板有两个，一大一小分布于前板上。最后在设备顶部用透明盖板封住，很好的保证了整体性和密封性。

现有的高温3D打印设备都是基于高温性和保温性两个方面来设计的。高温性是指打印头允许达到的最高温度，保温性是指打印的环境温度必须稳定在一定水平。这样一来就需要将打印部分与其它部分进行有效隔离，使得热量聚积在打印件周围。按照这个思路，我们特意将进料装置改为远程送料，并放在左腔室内，减少打印头热量的传递。打印平台放在右腔室，并在附近安装热辐射灯和加热器，有效提供打印件附近的对流温度，顶部用盖板封住，减少热量耗散。整套3D打印设备主要分为如下几个部分：打印头、移动机构、外框架、温控室和其他附件，经过安装调试已经达到正常打印的效果。

打印设备的工作流程与普通3D打印机保持一致，增加了多通道温度调节，需要根据不同材料的加工特点设置特定的参数。在计算机上建好的STL格式的三维模型导入到打印机主控板上。在操作面板上设置好打印参数，主要包括打印速度、打印温度、打印层厚和填充率，并将丝料送入打印头，观察其出丝状态。在打印头加热的同时需要在温度操控面板上设置加热器和加热扇的温度，开启热辐射灯，利用温度调节功能将打印环境温度控制在合适的区间（90-100°C），一旦出丝稳定后开始打印。如果出丝不稳定，则需要进行调整温度参数，或者对丝料进行烘料处理，以避免残余水分的影响。若打印头长时间使用还需要更换喷嘴，满足出丝要求。制品打印完成后不急于拿出，需要进行保温时序，根据材料特性决定保温时间长短，主要是提高材料的结晶性能和减小热应力，提高打印的效果，这一点对于PEEK这种半结晶型材料尤为重要。

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