一、3D打印技術(shù)概述

1．1起源

快速成形技術(shù)（又稱自由成形技術(shù)）出現(xiàn)于20世 紀(jì)90年代。不同于傳統(tǒng)的加工技術(shù)，該技術(shù)無(wú)需機(jī) 床和模具，是以CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和材料技術(shù)等 為核心的新型制造技術(shù)。快速成形技術(shù)的問(wèn)世，既降 低了成本，又節(jié)約了人力，是制造業(yè)一項(xiàng)具有劃時(shí)代 意義的創(chuàng)新。 經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)，快速成形技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備一一快速 成形機(jī)也已問(wèn)世，在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、測(cè)試驗(yàn)證方面得到 了很好的應(yīng)用，但在使用過(guò)程中也暴露出一些弊端。

例如，受限于機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，快速成形機(jī)制作的工件多數(shù) 為樣品，不能實(shí)現(xiàn)具體的功能。另外，主要配件如激和震蕩鏡成本太高，難以廣泛應(yīng)用。3D打印技術(shù)就是在這種背景下問(wèn)世的。

1．2應(yīng)用

3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛。在房地產(chǎn)業(yè)，該技術(shù)可以打印內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常精細(xì)的沙盤(pán)模型。珠寶公司設(shè)計(jì)的概念性或者私人定制的首飾可以通過(guò)3D打印技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，為個(gè)性化路線提供了技術(shù)支持。服裝設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)3D打印機(jī)直接打印設(shè)計(jì)的服裝，使服裝更具立體感和整體效果。3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用可以為醫(yī)療事業(yè)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)，如打印人造器官，解決目前器官短缺的問(wèn)題。在教育教學(xué)中，采用3D打印技術(shù)可以把設(shè)計(jì)及構(gòu)思形象化地打印出來(lái)，更好地進(jìn)行研究改進(jìn)。在影視業(yè)中，該技術(shù)打印設(shè)計(jì)的卡通造型及大型模型效果極佳。另外，3D打印技術(shù)在食品業(yè)中也有應(yīng)用。

二、3D打印機(jī)的溫度控制

2．1熱傳遞

3D打印機(jī)的打印頭在工作中存在熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流兩種熱傳遞方式。在打印過(guò)程中，固體打印材料在打印頭被加熱腔加熱成液體，并保持熔融狀態(tài)，具有良好的粘流動(dòng)性、適合的絲寬及良好的粘接性能，從而保證試件質(zhì)量，這就是熱傳導(dǎo)過(guò)程。為了使打印過(guò) 程順利完成，試件符合標(biāo)準(zhǔn)，避免加熱腔溫度過(guò)低或過(guò)高，需要保持恒溫，而當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)需開(kāi)通冷氣來(lái)降低溫度，這就是熱對(duì)流過(guò)程。

2．2溫度傳感器

溫度傳感器是一種將外界感知的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換 成電路中有用的電信號(hào)的裝置。溫度傳感器包括金 屬熱電阻、熱電偶、新型集成溫度傳感器等。工業(yè)溫控系統(tǒng)中常用的是金屬熱電阻或熱電偶，而新型集成溫度傳感器件多應(yīng)用于小型的測(cè)溫電路中。

3D打印機(jī)選取何種溫度傳感器與打印的材料有關(guān)。目前，3D打印中常采用的材料有PVC、PBS、 ABS等，這些高分子材料融化后的溫度為100～280 C。從測(cè)溫范圍角度考慮，銅電阻不滿足，而熱 電偶測(cè)溫范圍大，但考慮到低溫測(cè)量時(shí)，其測(cè)量精度又不夠。因此，選用鉑電阻作為3D打印機(jī)打印頭的溫度控制傳感器。

2．3閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)

3D打印機(jī)中的溫度控制系統(tǒng)至關(guān)重要，其不僅能監(jiān)測(cè)打印機(jī)的正常工作，更直接關(guān)系到打印結(jié)果和質(zhì)量。打印材料在加熱腔內(nèi)被加熱到熔融狀態(tài)，在打 印開(kāi)始時(shí)從打印頭擠出。由于不同材料的熔點(diǎn)不同， 因此要設(shè)定不同的溫度。另外，在打印過(guò)程中要使打 印材料始終處在熔融狀態(tài)，否則會(huì)影響打印效果。假如溫度偏高，噴嘴出口會(huì)變得粘稠，影響試件效果，甚至導(dǎo)致試件變形；而溫度偏低，則會(huì)加快材料凝固，不能和其他材料完好粘結(jié)，甚至造成材料無(wú)法噴出，打印不能順利完成。

3D打印機(jī)中的溫度控制系統(tǒng)中溫濕度傳感器，這里推薦一款溫濕度傳感器，那就是從我國(guó)臺(tái)灣引進(jìn)的測(cè)棒型溫濕度傳感器 － CAEL－S16，該傳感器由M12 金屬連接器，可快速安裝，類(lèi)比輸出含緩沖器，確保輸出不失真。金屬測(cè)棒，有效隔絕惡劣環(huán)境中的電磁干擾。廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體及微電子工業(yè)、製藥工業(yè)、造紙工業(yè) 、溫室、儲(chǔ)藏室、冷卻室、樓宇自動(dòng)控制 、環(huán)境和通風(fēng)控制等領(lǐng)域。

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