一种用于3D打印机的喷嘴自动清理与防堵装置及方法

本发明涉及3d打印，特别是一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置及方法。

背景技术：

1、3d打印机作为一种前沿的制造技术，已在多个行业中展现出其独特的优势，包括医疗、航空航天、汽车制造等。然而，在实际使用过程中，3d打印机喷嘴堵塞问题依然是一个亟待解决的挑战。喷嘴堵塞的常见原因包括打印材料融化不充分、材料中夹杂杂质、冷却速度不均等。这些问题不仅影响了打印质量，还会导致打印任务中断，降低生产效率和产品的一致性。

2、当前，解决喷嘴堵塞问题的主要方法包括手动清理喷嘴和更换喷嘴。然而，这些方法存在以下局限性：

3、（1）手动清理喷嘴：虽然可以解决堵塞问题，但这种方法操作复杂且耗时较长，特别是在需要频繁清理的情况下，极大地影响了生产效率。

4、（2）更换喷嘴：更换喷嘴虽然能够恢复正常打印，但涉及到停机时间和材料浪费，并且新的喷嘴也可能会出现类似的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置及方法，通过智能检测和自动清理技术，实时监控和维护喷嘴状态，从而提高3d打印的效率和打印质量，减少因喷嘴堵塞导致的生产中断和维护成本。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，包括喷嘴清理模块、智能传感模块和控制系统模块；所述喷嘴清理模块以及所述智能传感模块连接所述控制系统模块；所述喷嘴清理模块包括可调节气流系统和可控加热系统，根据不同材料类型和环境条件自动调整气流强度和加热温度，以有效清除喷嘴内的残留材料和固化物质；

3、智能传感模块用于检测喷嘴的温度、压力、材料流动情况以及材料特性；当检测到堵塞风险时，智能传感模块将信号传输至控制系统模块，控制系统模块随后启动喷嘴清理模块执行清理操作，并动态调整清理程序以确保清理效果和打印质量的最优化。

4、在一较佳的实施例中，所述喷嘴清理模块包括高压气流系统和可控加热系统，智能传感模块监测喷嘴温度和材料流动状态，所述高压气流系统用于通过气流清理喷嘴内部的残留材料，加热系统则用于通过调节温度消除已固化的材料。

5、在一较佳的实施例中，所述智能传感模块包括温度传感器，所述温度传感器的响应时间为0.1秒，监测精度可达到±0.5℃，适用于喷嘴温度范围为180℃至450℃的不同打印材料，常见的3d打印材料包括pla、abs、peek等。

6、在一较佳的实施例中，所述智能传感模块还包括压力传感器、材料湿度传感器和颗粒监测传感器，用于实时监控喷嘴的温度、压力变化以及材料特性，判断喷嘴是否存在堵塞风险。

7、在一较佳的实施例中，所述材料湿度传感器以精度±1%监测进料的湿度，确保材料湿度保持在设定范围内，以防止由于材料受潮导致的粘附性增强而引发的喷嘴堵塞；颗粒监测传感器用于检测材料的颗粒大小，确保进入喷嘴的材料颗粒均匀分布，颗粒大小监测精度可达±0.01毫米，适应不同类型的材料的打印需求。

8、本发明还提供了一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵方法，采用了所述的一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，包括以下步骤：

9、（1）监测喷嘴内的温度、压力、材料流动状态及材料特性，材料特性包括湿度和颗粒大小；

10、（2）当智能传感模块检测到堵塞风险时，自动暂停打印并启动清理程序；

11、（3）根据检测到的堵塞程度，调节喷嘴清理模块中的高压气流强度和加热系统温度，进行清理喷嘴内部的残留材料及固化物质；

12、（4）清理完成后，自动执行喷嘴校准程序，确保喷嘴状态正常，随后恢复打印过程，确保打印质量。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：装置采用高压气流和加热系统相结合的方式进行清理。高压气流用于冲击喷嘴内的残留材料，而加热系统则用于软化和清除粘附在喷嘴内壁的物质。该系统不仅可以有效防止喷嘴堵塞，还能够保持喷嘴的最佳工作状态，减少因堵塞导致的打印中断。

技术特征：

1.一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，其特征在于，包括喷嘴清理模块、智能传感模块和控制系统模块；所述喷嘴清理模块以及所述智能传感模块连接所述控制系统模块；所述喷嘴清理模块包括可调节气流系统和可控加热系统，根据不同材料类型和环境条件自动调整气流强度和加热温度，以有效清除喷嘴内的残留材料和固化物质；

2.根据权利要求1所述的一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，其特征在于，所述喷嘴清理模块包括高压气流系统和可控加热系统，智能传感模块监测喷嘴温度和材料流动状态，所述高压气流系统用于通过气流清理喷嘴内部的残留材料，加热系统则用于通过调节温度消除已固化的材料。

3.根据权利要求1所述的一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，其特征在于，所述智能传感模块包括温度传感器，所述温度传感器的响应时间为0.1秒，监测精度可达到±0.5℃，适用于喷嘴温度范围为180℃至450℃的不同打印材料。

4.根据权利要求3所述的一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，其特征在于，所述智能传感模块还包括压力传感器、材料湿度传感器和颗粒监测传感器，用于实时监控喷嘴的温度、压力变化以及材料特性，判断喷嘴是否存在堵塞风险。

5.根据权利要求4所述的一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，其特征在于，所述材料湿度传感器以精度±1%监测进料的湿度，确保材料湿度保持在设定范围内，以防止由于材料受潮导致的粘附性增强而引发的喷嘴堵塞；颗粒监测传感器用于检测材料的颗粒大小，确保进入喷嘴的材料颗粒均匀分布，颗粒大小监测精度可达±0.01毫米，适应不同类型的材料的打印需求。

6.一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵方法，其特征在于采用了上述权利要求1-5中任意一项所述的一种用于3d打印机的喷嘴自动清理与防堵装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种用于3D打印机的喷嘴自动清理与防堵装置及方法，本采用高压气流和加热系统相结合的方式进行清理。高压气流用于冲击喷嘴内的残留材料，而加热系统则用于软化和清除粘附在喷嘴内壁的物质。该系统不仅可以有效防止喷嘴堵塞，还能够保持喷嘴的最佳工作状态，减少因堵塞导致的打印中断。

技术研发人员：陈为平
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14