FDM（熔融沉积制造) 3D打印机越来越普遍，许多的新手也可以轻松上手，制造属于自己的3D打印零件！FDM 打印的精度、可靠性和整体成功在很大程度上依赖于打印机中集成的一套传感器。这些传感器常常被忽视，但却是监控和控制打印过程各个方面的"无名英雄"，确保创建高质量的3D打印件。从细丝检测、温度调节、床调平到位置跟踪，每个传感器都发挥着独特而关键的作用。它们协调工作，为打印机的控制系统提供实时反馈，使其能够进行必要的调整并保持最佳的打印条件。南极熊将在本文中研究FDM打印机中的传感器世界，探讨它们的类型、工作原理以及它们在复杂的3D打印中发挥的关键作用。
△纵维立方的打印机
温度传感器
在 FDM 打印中，机器最重要的功能之一是维持系统温度。打印机需要一定的控制挤出机、打印板和腔室的温度。如果没有适当的温度，FDM 机器就会出现故障，例如堵塞和粘附问题。FDM 打印机中最常用的两种温度传感器包括热电偶和热敏电阻。
△热电偶温度传感器
热电偶是一种温度传感器，由两种不同的金属连接在一起组成。当金属结点的连接端（测量端）和另一端（参考端）之间存在温差时，就会产生与温差成正比的小电压。热电偶产生的电压由打印机的控制板测量并转换成温度读数。
另外一种，热敏电阻的工作原理是某些半导体材料的电阻随温度变化。当温度升高时，负温度系数 (NTC) 热敏电阻的电阻会降低。通过支持电路，打印机的控制板可以测量该电阻并将其转换为温度读数，从而可以根据需要调整加热元件。
床调平传感器
为了确保 FDM 打印机能够成功打印，打印床必须调平。为此，床调平传感器是 FDM 3D 打印机的关键组件。FDM 打印机中使用了多种类型的床调平传感器。
△机械限位开关
●机械开关：这是最简单形式的床调平传感器，根据物理接触原理工作。当连接到打印头上的喷嘴或单独的探针接触打印床时，它会触发开关，向打印机的控制板发送信号。
●电容式和电感式传感器：这些传感器无需物理接触即可检测到床的距离，从而减少磨损。这些传感器检测电场或磁场的变化，确定与打印表面的距离。它们通常比机械开关更精确，但读数会受到温度和湿度等环境因素的影响
使用这两种类型的传感器，在构建表面的许多点进行测量使系统能够确定打印床的整体水平度。
光学限位传感器
光学限位传感器的工作原理是光中断原理。一般来说，光学限位器由两个主要部分组成：光发射器（例如，IR LED）和光接收器或检测器（例如，光电晶体管）。光学终点挡板的位置使得来自发射器的光在正常情况下到达检测器，当光束被中断时，光学终点挡板检测到物体的存在。
△光学终点挡板示例
在 FDM 打印机中，光学限位器通常位于打印机轴（X、Y 和 Z）的“起始”位置。当打印机启动或需要重新确定其位置时，它会沿着每个轴移动，直到触发相应的终点止动传感器，表明已到达“起始”位置。这个过程被称为“归位”，确保打印机准确地知道它从哪里开始并能够准确地控制打印头和打印床的运动。
总结
FDM由传感器和控制系统提供动力。热电偶和热敏电阻等温度传感器会持续监控和调节系统温度，防止故障并确保打印顺利进行。床调平传感器，包括机械开关、电容式和电感式传感器，可确保打印床水平，实现完美打印。光学传感器采用光中断技术，使打印机能够建立准确的起始位置并控制打印头和打印床的移动。每个传感器都是保证打印成功的关键工具，为将3D设计的现实做出了极大的贡献！
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