Open AccessApplication of Eddy Current Control in the Temperature Control Loop of the 3D Printing Process
Author(s) -
Alexander A. Oskolkov,
Igor I. Bezukladnikov,
Д. Н. Трушников
Publication year - 2020
Publication title -
intellektualʹnye sistemy v proizvodstve
Language(s) - Russian
Resource type - Journals
eISSN - 2410-9304
pISSN - 1813-7911
DOI - 10.22213/2410-9304-2020-3-110-117
Subject(s) - eddy current , matlab , loop (graph theory) , process (computing) , temperature control , current (fluid) , control (management) , control theory (sociology) , computer science , materials science , mechanical engineering , engineering , electrical engineering , mathematics , artificial intelligence , combinatorics , operating system
Данная статья посвящена трехмерной печати по технологии FFF/FDM. Большинство существующих на рынке FDM 3D-принтеров используют косвенный резистивный метод нагрева сопла и стандартные термоэлектрические методы контроля температуры, что обусловливает высокую тепловую инерционность системы нагрева и невозможность обеспечения достаточной скорости и точности контроля температуры. Невозможность управления температурой сопла в процессе печати приводит к непостоянному качеству межслоевого спекания и неоднородности внутреннего объема напечатанных изделий. Для минимизации или устранения перечисленных недостатков предлагается индукционная система нагрева сопла минимальной тепловой массы. При этом для контроля температуры сопла предлагается резонансный (вихретоковый) метод. Высокие скоростные и мощностные характеристики предлагаемой системы делают актуальной задачу разработки контура управления температурой сопла.В модуле Simulink пакета Matlab была разработана имитационная модель контура управления температурой сопла. Определены передаточные функции индукционной системы нагрева сопла и цепи обратной связи.Были определены коэффициенты ПИД-регулятора и его период дискретизации, обеспечивающие нулевую статическую ошибку, величину перерегулирования в 1 %, что позволяет избежать перегрева материала в процессе экструзии. Достигнуто время выхода системы на установившийся режим в 1 с, что удовлетворяет требованиям скоростного нагрева и охлаждения сопла в процессе печати. Получены хорошие запасы устойчивости системы по фазе и амплитуде.Предложена реализация описанной системы и подход к ее применению в процессе трехмерной печати с использованием платы контроллера DuetWifi. Создан испытательный стенд и проведены эксперименты, подтверждающие высокие скоростные и точностные характеристики разработанного метода контроля и управления температурой сопла в процессе трехмерной печати.