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一种基于石墨散热的3D打印机

阅读:1020发布:2020-09-12

专利汇可以提供一种基于石墨散热的3D打印机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 石墨 烯 散热 的3D 打印机 ,包括控 制模 块 及终端, 控制模块 还包括微 控制器 、通信模块、挤出头 温度 控制器、热床 温度控制 器、X轴步进 电机 驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动、X轴电机温度 传感器 、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器;通信模块、挤出头温度控制器、热床温度控制器、挤出头加热 电路 、热床加热电路、X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动、X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器分别与 微控制器 连接。,下面是一种基于石墨散热的3D打印机专利的具体信息内容。

1.一种基于石墨散热的3D打印机,其特征在于,包括:微控制器、X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机、进料步进电机、X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动、温度传感器及散热系统;所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机、进料步进电机分别于所述X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动连接,所述X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动及温度传感器分别与所述微控制器连接;所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机及进料步进电机与所述散热系统连接,所述温度传感器用于监测步进电机温度并将监测数据传送至微控制器,所述微控制器用于根据监测数据控制步进电机运转速度。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯散热的3D打印机,其特征在于,所述温度传感器包括:X轴步进电机温度传感器、Y轴步进电机温度传感器、Z轴步进电机温度传感器及进料步进电机温度传感器,分别设置在所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机及进料步进电机上。
3.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯散热的3D打印机,其特征在于:所述散热系统包括X轴步进电机导热片、Y轴步进电机导热片、Z轴步进电机导热片、进料步进电机导热片、X轴步进电机导热管、Y轴步进电机导热管、Z轴步进电机导热管、进料步进电机导热管、散热片、散热池、散热塔及循环水,所述X轴步进电机导热片、Y轴步进电机导热片、Z轴步进电机导热片及进料步进电机导热片分别设置在所述X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机及进料步进电机上并与之贴合,所述X轴步进电机导热管、Y轴步进电机导热管、Z轴步进电机导热管、进料步进电机导热管分别与所述X轴步进电机导热片、Y轴步进电机导热片、Z轴步进电机导热片及进料步进电机导热片及所述散热片连接,所述散热片设置于所述散热池内,所述循环水泵用于将所述散热池内的水抽至所述散热水塔顶部,所述散热水塔设置于所述散热池上方,所述散热水塔内设置有挡水片,所述挡水片呈V型设置。
4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯散热的3D打印机,其特征在于:所述X轴步进电机导热片、Y轴步进电机导热片、Z轴步进电机导热片、进料步进电机导热片、X轴步进电机导热管、Y轴步进电机导热管、Z轴步进电机导热管、进料步进电机导热管及散热片表面均设置有石墨烯导热膜。
5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯散热的3D打印机,其特征在于:所述散热系统还包括循环水泵驱动电路,所述循环水泵输入端与所述微控制器连接,输出端与所述循环水泵连接,所述微控制器还用于根据所述温度传感器发送的监测数据调节所述循环水泵输出大小。
6.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯散热的3D打印机,其特征在于:当所述X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器中任意一个监测数据达到第一预设警戒值时,所述微控制器经过计算并向所述循环水泵驱动电路发送减小脉冲周期的信号,当所述X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器的监测数据均低于第一预设警戒值时,所述微控制器经过计算并向所述循环水泵驱动电路发送增大脉冲周期的信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯散热的3D打印机,其特征在于:当所述X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器中任意一个监测数据达到第二预设警戒值时,所述微控制器经过计算并向所述X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动发送减小脉冲周期的信号,当所述X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器的监测数据均低于第一预设警戒值时,所述微控制器经过计算并向所述X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动发送增大脉冲周期的信号。

说明书全文

一种基于石墨散热的3D打印机

技术领域

[0001] 本发明涉及3D打印机技术领域,特别是一种基于石墨烯散热的3D打印机。

背景技术

[0002] 3D打印技术又称快速成型技术,根据其成型方法的不同,可分为立体光刻(SLA)、叠层实体制造(LOM)、熔融沉积制造(FDM)等,目前3D打印技术已经广泛应用于模具制造、工业设计、航空航天、文化艺术、雕刻和医疗等领域。
[0003] 石墨烯是由二维单层原子组成的六晶格物质,是世界上最薄、最好的导电和导热材料,是人类已知强度最高的物质,具备极高的透光性和柔韧性,可给我们生活的方方面面带来革命,特别是在生物医疗领域,石墨烯可以发挥巨大的作用,如药物传送、癌症治疗和生物传感等。人工植入设备是当前医疗市场的一个主旋律,目前3D打印已经应用于医疗行业,通过3D打印技术制造出医用模型等,而将来石墨烯可能在这些设备中扮演极其重要的角色,石墨烯的生物适应性和机械强度可用于制作各种复合生物材料;其导电性可用于需要该属性的器官,如神经组织和脊髓元素。
[0004] 但是目前的3D打印机多采用有线方式,使用不方便灵活,也不能根据打印材料的量调整打印速度,一般3D打印机工作时间较长,人不在时容易造成在打印材料用尽的时候造成机器空转,同时普遍存在电机容易过热,挤出头、加热床温度控制不稳定的情况。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种基于石墨烯散热的3D打印机。
[0006] 具体的,一种基于石墨烯散热的3D打印机,包括控制模及终端,其特征在于:所述控制模块还包括微控制器、通信模块、挤出头温度控制器、热床温度控制器、X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动、X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器;所述通信模块、挤出头温度控制器、热床温度控制器、X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动、X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器分别于所述微控制器连接,所述 X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器分别设置于X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机及进料步进电机上。
[0007] 进一步的,所述通信模块为WIFI模块,所述终端为移动终端。
[0008] 进一步的,当所述X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器中任意一个监测温度达到预设警戒值时,所述微控制器经过计算并向所述X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动发送增大脉冲周期的信号
[0009] 进一步的,当所述X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器的监测温度均低于预设警戒值时,所述微控制器经过计算并向所述X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动发送减小脉冲周期的信号。
[0010] 进一步的,所述控制模块还包括:传感器,所述压力传感器设置于料池底部,并与所述微控制器连接。
[0011] 进一步的,所述压力传感器用于将监测得到的压力数据发送至所述微控制器,当监测数据低于设定值时,所述微控制器向所述进料步进电机驱动发送增大脉冲周期的信号。
[0012] 进一步的,所述挤出头温度控制器、热床温度控制器还包括:挤出头温度传感器和热床温度传感器,所述挤出头温度传感器和所述热床温度传感器分别设置于挤出头和热床上。
[0013] 进一步的,所述挤出头温度控制器和所述热床温度控制器用于将所述挤出头温度传感器和所述热床温度传感器采集到的温度信号转换为数字量并发送至所述微控制器,所述微控制器将所述挤出头温度传感器和所述热床温度传感器采集到的温度值分别与挤出头设定温度值和热床设定温度值进行比较,并向所述挤出头温度控制器和所述热床温度控制器反馈,所述微控制器采用PID算法对温度进行调控。
[0014] 本发明具有以下优点:采用无线连接方式,可通过移动终端与打印机进行通信;可根据电机温度对电机速度进行调节,温度过高时降低电机速度以达到降温、避免电机温度持续升高的目的;通过监测料池的打印材料量,自动调节进料电机速度,在打印材料量较低时降低进料速度,减小电机空转的几率。附图说明
[0015] 图1 为本发明的控制模块示意图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图对本发明做进一步的描述,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0017] 如图1所示,一种基于石墨烯散热的3D打印机,包括控制模块及终端,其特征在于:所述控制模块还包括微控制器、通信模块、挤出头温度控制器、热床温度控制器、挤出头加热电路、热床加热电路、X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动、X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器;所述通信模块、挤出头温度控制器、热床温度控制器、X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动、X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器分别与所述微控制器连接,所述 X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器分别设置于X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机及进料步进电机上。
[0018] 所述通信模块为WIFI模块,可采用ESP8266WIFI模块,所述终端为移动终端,可以为智能手机。
[0019] 具体实施过程如下:首先通过手机选择打印机,将打印图纸传送至打印机,并可通过手机对打印机进行设置、控制,打印机启动后开始进行打印操作。
[0020] 加热床和挤出头预热,当预热达到设定温度后,维持恒温,可以设定加热床温度为50度,挤出头温度为180度,设置于挤出头和热床上的挤出头温度传感器和热床温度传感器负责采集挤出头和热床的温度,挤出头温度控制器和热床温度控制器用于将挤出头温度传感器和热床温度传感器采集到的温度信号转换为数字量并发送至微控制器,微控制器将挤出头温度传感器和热床温度传感器采集到的温度值分别与挤出头设定温度值和热床设定温度值进行比较,并向挤出头温度控制器和热床温度控制器反馈,微控制器采用PID算法对温度进行调控,达到维持温度恒定的目的。
[0021] 打印过程中,X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器对4个电机进行温度数据采集并发送至微控制器,当其中任意一个的监测温度达到预设警戒值时,微控制器经过计算并向所述X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动发送增大脉冲周期的信号,以减少脉冲个数,达到降低步进电机运转速度的目的,通过降低步进电机运转速度来限制电机温度持续快速升高。
[0022] 当X轴电机温度传感器、Y轴电机温度传感器、Z轴电机温度传感器及进料电机温度传感器的监测温度均低于预设警戒值时,微控制器经过计算并向X轴步进电机驱动、Y轴步进电机驱动、Z轴步进电机驱动、进料步进电机驱动发送减小脉冲周期的信号,增加脉冲个数,增加步进电机运转速度。
[0023] 料池底部设置有压力传感器,并与微控制器连接,压力传感器用于将监测得到的压力数据发送至微控制器,随着打印工作的进行,打印材料不停消耗,当监测数据低于设定值时,微控制器向进料步进电机驱动发送增大脉冲周期的信号,减少脉冲个数,降低步进电机运转速度,以减少电机空转的几率。
[0024] 需要说明的是,对于前述的各个方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
[0025] 在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
[0026] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
[0027] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
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