裝配平臺組件

【任務目標】1.掌握平臺組件各零部件的名稱。2.了解各部件的作用。3.了解所需零件的規(guī)格。4.掌握平臺組件的組裝方法。

在日常使用FDM3D打印機打印模型時，模型邊緣處翹起或者模型無法粘在打印平臺上，除了材料本身和參數(shù)設置的問題，還需要檢查的是打印平臺模塊，從硬件上來看，對于打印平臺調(diào)試會直接影響模型翹邊的情況。那么打印平臺是如何對模型翹邊產(chǎn)生影響的呢？哪些地方?jīng)]有調(diào)試好會對模型打印產(chǎn)生影響呢？

接下來我們就通過對打印平臺模塊零部件的解析，找尋上面問題的答案。1.認識打印平臺組件

FDM3D打印機的平臺主要作用是承載模型，打印頭通過前后、左右移動可以在上面打印出其中一層的切片結(jié)果，再通過與Z軸上下移動的配合，逐層完成整個模型的打印。平臺是否平整會直接影響模型表面的打印質(zhì)量，嚴重的甚至還會導致無法打印出模型。所以，在使用FDM3D打印機前需要提前檢查打印平臺是否水平，防止在打印過程中出現(xiàn)翹邊等情況的發(fā)生。（如圖1-54）圖1-54打印平臺組件

打印平臺模塊上裝有限位觸碰，可以用于控制打印平臺和打印頭之間的距離。在打印平臺模塊的底部有平臺調(diào)平旋鈕，數(shù)量一般為三到五個，通過對打印平臺不同點位旋鈕的上下調(diào)整，可以實現(xiàn)某一個點的抬高或降低，這樣在通過手動調(diào)平或自動調(diào)平后，可以避免某一個位置不平而導致模型打印失敗。打印平臺模塊上還安裝有熱床，可以根據(jù)不同材料的溫度需求對打印平臺進行加溫。

從結(jié)構(gòu)上來看打印平臺模塊主要由固定架、平臺用鋁型材、直線軸承（內(nèi)徑12mm）、絲桿螺母、限位調(diào)節(jié)組件、調(diào)平組件固定架、調(diào)平組件、熱床、平臺以及若干M3*8mm、M3*6mm、M4*8mm內(nèi)六角螺絲、十字平頭螺絲*45mm、T型螺母組成。2.各部分的規(guī)格和作用

1）鋁型材：采用20mm*20mm*614mm規(guī)格的鋁型材，用于搭建該模塊的主體框架部分，同時起到連接平臺固定架、平臺限位調(diào)節(jié)架、調(diào)平組件固定架等零部件的作用。（如圖1-55）圖1-55鋁型材

2）打印平臺固定架：該零件采用CAM機加工制作，用來將整個打印平臺模塊固定在Z軸傳動組件上的支架。上面開有槽孔，用于后續(xù)安裝直線軸承（內(nèi)徑12mm）和絲杠螺母。（如圖1-56）圖1-56打印平臺固定架

3）直線軸承（內(nèi)徑12mm）：打印平臺的上下移動主要通過絲杠和絲杠螺母的配合來實現(xiàn)的，為了保證其穩(wěn)定性，需要加裝光軸進行輔助加固，而光軸與固定架之間連接的位置使用的就是直線軸承（內(nèi)徑12mm）。直線軸承（內(nèi)徑12mm）內(nèi)部有小鋼珠，鋼球能以最小的摩擦阻力滾動，因此在與光軸配合上下移動時摩擦小，且比較穩(wěn)定，可以平穩(wěn)的進行直線運動。（如圖1-57）圖1-57直線軸承（內(nèi)徑12mm）

4）絲杠螺母：主要與絲杠配合使用，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動。安裝在打印平臺固定架上之后與絲杠、Z軸電機配合帶動整個打印平臺模塊上下移動。（如圖1-58）圖1-58絲杠螺母

5）調(diào)平組件固定架：采用CAM機加工的“L”形零件，用于將調(diào)平組件和熱床固定在鋁型材框架上。（如圖1-59）圖1-59調(diào)平組件固定架

6）調(diào)平組件：調(diào)平組件是由調(diào)平螺絲、調(diào)平彈簧和調(diào)平旋鈕組成，用于熱床和調(diào)平組件固定架之間的連接，同時還可以通過轉(zhuǎn)動調(diào)平旋鈕控制平臺與噴頭之間的距離。（如圖1-60）

圖1-60調(diào)平組件

7）熱床：熱床是加熱平臺中負責提供熱源的部件。加熱平臺是由熱床和平臺兩部分組成，在開始打印時，打印頭擠出加熱到半流體狀的線狀耗材至打印平臺上，因此平臺的溫度和材質(zhì)會直接影響打印質(zhì)量和打印成功率。熱床需要安裝在平臺的下方，盡可能保證兩者貼合在一起，這樣熱床產(chǎn)生的熱量才能及時傳導到平臺上。常見的熱床種類為印刷電路板和鋁基熱床。圖1-61印刷電路板熱床

印刷電路板熱床，印刷電路板是在絕緣基材上按預定設計形成從點到點間連接導線并印制元件的印制板，它是電子元器件電氣連接的載體。而以加工成熱床為目的設計的印刷電路板，是將其中的導線更改為加熱電阻絲，使其通電后成為一個熱源。這種類型的熱床加熱較為均勻，但厚度比較薄，整體的剛性較差，因此需要在其底部設計框架支撐結(jié)構(gòu)。（如圖1-61）

8）鋁基熱床：使用導熱性優(yōu)良的鋁基板制作的熱床。通過在鋁板上附著熱電阻絲實現(xiàn)整個鋁基熱床的溫度升高，與傳統(tǒng)的印刷電路板熱床相比有著升溫快、耐溫高、測溫更準確等優(yōu)點。（如圖1-62）圖1-62鋁基熱床

9）平臺：

用于承載模型打印的平面。市面上的平臺所使用的材質(zhì)有很多種類，比較常見的有玻璃材料、磁吸材料等。

鋼化玻璃平臺是最常見的打印平臺之一，鋼化玻璃具有平整度相對較高、耐高溫、經(jīng)濟實惠等優(yōu)點。其缺點也較為明顯，鋼化玻璃表面非常光滑，在打印第一層時很難與耗材粘接在一起，容易導致第一層的翹曲變形。需要在上面涂膠水或使用美紋紙來防止模型翹邊，這樣帶來的后果是，在拆取模型時，膠水和美紋紙容易粘在模型底部，很難清理。

晶格玻璃平臺，是在玻璃上涂一層高分子納米復合材料涂層制作的，這層涂層帶有均勻小孔，可以使打印件的第一層很好粘貼在打印平臺上，拆取模型會比較容易，但是涂層表面也會因為多次的使用堵塞小孔，不利于重復使用。

使用磁吸材料制作的平臺被稱之為磁吸板，磁吸板由頂、底兩面構(gòu)成，底面使用膠粘在熱床上，頂面與底面利用磁力吸附在一起。其頂面根據(jù)所使用的材料不同又被分為柔性磁吸板和金屬磁吸板。

柔性磁吸板本身質(zhì)地柔軟，磁力大、耐磨、能夠承受較大角度的彎折，因為沒有使用美紋紙和膠水，所以在拆卸模型時不需要使用輔助的模型鏟等工具，將頂面柔性磁吸板取下彎折后模型會自動翹起。這種材料的平臺無法承受過高的溫度，因此比較適合中低溫平臺的打印要求。（如圖1-63）圖1-63柔性磁吸板

金屬磁吸板與柔性磁吸板類似，區(qū)別在于頂面的材料由柔性材料更換為金屬板。金屬磁吸板的強度大、耐溫高、升溫快，底部粘接效果更好，即使打印底面積較大的模型，也不會發(fā)生翹邊的情況。缺點是彎折幅度較小，拆取模型的時候不如柔性磁吸板輕松。（如圖1-64）圖1-64金屬磁吸板3.平臺組件的組裝

1）將直線軸承安裝到打印平臺固定架上，使用M3*8mm的內(nèi)六角螺絲固定。安裝時要注意，要將直線軸承的小頭朝向固定件下方。（如圖1-65）圖1-65安裝直線軸承

2）將絲杠螺母安裝到打印平臺固定架上，同樣使用M3*8mm的內(nèi)六角螺絲固定。（如圖1-66）圖1-66安裝絲杠螺母圖1-67安裝平臺支撐塊3）取出T型螺母，放入A-3鋁型材的凹槽內(nèi)，將平臺支撐塊對準T型螺母的孔位，使用M4*8mm內(nèi)六角螺絲擰入T型螺母固定，內(nèi)六角螺絲不要擰太緊，后續(xù)需要調(diào)整位置。（如圖1-67）

4）將安裝好的平臺支撐塊向中間移動，方便后續(xù)平臺部分的組裝。按照同樣的方法將另一個平臺支撐塊組裝至A-3鋁型材上。（如圖1-68）圖1-68平臺支撐塊調(diào)整a

5）按照上面的方法組裝另一根A-3鋁型材及平臺支撐塊。將T型螺母放入型材，取出前面組裝好的打印平臺固定架，放置在與T型螺母對應的位置。（如圖1-69）圖1-69平臺支撐塊調(diào)整b

6）使用M4*10mm內(nèi)六角螺絲將打印平臺固定架與T型螺母固定在一起，確保打印平臺固定架與A-3鋁型材的一頭齊平。隨后，按照同樣的方法安裝另一個平臺固定架，平臺框架部分組裝完成。（如圖1-70）圖1-70安裝打印平臺固定架

7）取出熱床，將調(diào)平螺絲穿過熱床上預留的孔位，使用M3的螺母將其固定，隨后安裝彈簧。（如圖1-71）圖1-71安裝調(diào)平螺絲a

7）取出熱床，將調(diào)平螺絲穿過熱床上預留的孔位，使用M3的螺母將其固定，隨后安裝彈簧。（如圖1-71）圖1-71安裝調(diào)平螺絲a

8）按照同樣的方法，安裝剩余的3根調(diào)平螺絲、螺母、彈簧。（如圖1-72）圖1-72安裝調(diào)平螺絲b

9）將安裝好的平臺翻轉(zhuǎn)180度。（如圖1-73）圖1-73平臺翻轉(zhuǎn)

10）取出之前組裝好的平臺框架部分，同樣翻轉(zhuǎn)后，與平臺安裝在一起，確保彈簧穿過平臺支撐塊（此時平臺支撐塊的螺絲還未鎖緊，可以左右調(diào)整）。隨后，在調(diào)平螺絲的末端安裝調(diào)平螺母，固定整個調(diào)平組件。最后，使用六角扳手擰緊平臺支撐塊上的螺絲，確保完全固定在型材框架上。（如圖1-74）圖1-74平臺框架部分組合

11）組裝Z軸調(diào)節(jié)螺絲。（如圖1-75）圖1-75Z軸調(diào)節(jié)螺絲

12）將打印平臺模塊翻轉(zhuǎn)回來，確保熱床朝上。取出兩個T型螺母，放入靠近操作者一側(cè)的左邊型材側(cè)面凹槽內(nèi)，使用M4*8mm內(nèi)六角螺絲將組裝好的Z軸調(diào)節(jié)螺絲安裝至型材內(nèi)的T型螺母上。（如圖1-76）圖1-76安裝Z軸調(diào)節(jié)螺絲

13）磁吸板由A、B面組成，A面是承載打印耗材的面，B面是貼合在熱床上的一面。將磁吸板的B面背膠撕下，粘貼在熱床上，確保蓋住螺絲的孔位即可（如圖1-77）。在放置熱床時盡量將熱床線路安置在后方，一是為了整體美觀，二是方便線路布置。圖1-77磁吸板安裝

1.手動調(diào)平

調(diào)平是使用FDM3D打印機之前所必須進行的調(diào)試操作，3D打印機經(jīng)過長時間使用，打印頭在X、Y軸方向的成形面與打印平臺不平行，打印時就會導致耗材無法粘接在打印平臺上，或者只能粘接一部分。這時就需要將打印平臺進行重新調(diào)平校準。FDM3D打印機的調(diào)平方式主要有兩種，分別是手動調(diào)平和自動調(diào)平。

在3D打印機平臺的底部，會設置3到5個調(diào)平旋鈕，調(diào)平旋鈕由彈簧和調(diào)平螺絲組成。而手動調(diào)平就是通過A4紙對打印頭和平臺之間的距離進行測量，通過手動旋轉(zhuǎn)調(diào)平旋鈕來調(diào)整平臺上下的高度，從而限定兩者之間的距離。噴頭和平臺之間距離過近的話，有可能導致噴頭刮蹭平臺或者因為距離過近噴頭無法正常出料，而導致噴頭堵塞；過遠的話，會導致模型無法完全粘連在平臺上或者懸空出料。通常間距為一張A4紙的厚度會比較合適。

2.自動調(diào)平

除了手動調(diào)平之外，還有一種自動的調(diào)平方式，自動調(diào)平是利用傳感器對平臺的平整度進行測量。調(diào)平開始后，打印頭下降，當打印頭與平臺接觸時，主板接收到觸發(fā)信號，進入下一個點的探測。反復幾次，打印機依據(jù)采集到的這些點的數(shù)據(jù)對高度和水平進行調(diào)節(jié)。當前市面上自動調(diào)平的實現(xiàn)方式大致分為以下幾種。

1）接觸式探測

接觸式自動調(diào)平使用的是機械微動開關作為探測硬件，需要將微動開關設置在打印頭上，通過打印頭與平臺接觸，實現(xiàn)不同位置的水平數(shù)據(jù)測量。（如圖1-78）圖1-78機械微動開關

微動開關的安裝位置有多種選擇，可以將微動開關配合支架安裝在送料電機上，在操作面板中選擇自動調(diào)平后，微動開關被放下，測量完成調(diào)平結(jié)束后，再將其收起。也可以設計成可在特定位置彈出的結(jié)構(gòu)，調(diào)平開始后打印頭移動到平臺特定位置，通過撞擊工作臺邊上設置的立柱將微動開關打開，結(jié)束后采用同樣方法將其收起。還可以將一種壓敏傳感器安裝到打印頭的內(nèi)部，通過打印頭噴嘴對打印平臺的施壓，觸發(fā)壓敏傳感器，可以直接實現(xiàn)對點位水平度的測量。

2）非接觸式探測

在非接觸式探測的方式中，