FDM成型系統噴頭溫度控制方法研究*

唐慶瑞， 畢俊喜， 代志功， 張亞強

(內蒙古工業大學 機械學院，內蒙古 呼和浩特　010051)

0　引　言

FDM噴頭溫度控制的精確度直接影響FDM成型效果。成型過程中出現的材料流動性差、絲寬的變化程度大、耗材的粘結性不好等一系列問題通常都是由于噴頭溫度控制不夠精確導致的，同時噴頭溫度和加熱板溫度控制不夠理想容易造成工件的曲翹變形和層錯位。因此，研究噴頭溫度控制策略是有必要的[1]。

1　溫度控制方法概述

現在溫度控制方法仍然是以PID控制為主，由于溫度控制的數學模型是由理論方法建立的，并沒有較好的滿足實際的控制要求。FDM噴頭作為一個被控對象，它具有非常明顯的滯后性、非線性和時變性的特點，很難依賴數學模型實現控制精確地目標。然而模糊控制可以滿足這種要求，但是控制效果不夠好。采用的自適應模糊PID控制算法作為控制噴頭溫度的方式，可以達到很高的控制精度，從而得到一個更優的控制系統。具有響應更加迅速、系統的動態穩定性能更好、超調量更小的優點。

2　噴頭溫度控制要求

經過實驗發現噴頭的溫度不能高于210 ℃，否則成型材料在這個溫度下會發生分解，熔融的成型材料容易變成液滴，不利于模型的形成。當溫度低于190 ℃，此時的材料粘稠度會急劇升高，噴嘴擠出熔融材料的速度會變得很慢，噴嘴更加容易堵塞。因此，需要把PLA材料的融化溫度控制在190～210 ℃之間，這樣可以保證打印的連續性，流道的溫度控制在200 ℃+1 ℃以內可以達到最佳的打印效果[2]。……