3D 打印技术是一种很新颖的技术哦。它是依据数字模型文件，把材料一层一层地打印，最后构造出物体来。它能搞定传统制造技术搞不定的特殊尺寸形状、互联性和空间分布这些问题。不过呢，当增材制造想要大规模应用的时候，有个难题怎么也躲不过，那就是质量控制。特别是在生产小批量产品或者构建特殊结构模型的时候。增材制造虽然有产品周期短的好处，可是它打印过程的实时监控特别难。为啥呢？因为相关的质量参数很难拿到，而且这些参数还会跟着时间、空间变来变去，所以这就成了研究里的重点和难点。好在随着传感器技术发展起来了，现在可以用传感器网络实时监控打印过程，然后通过软件反馈来实时修正，这样就能控制产品质量了。但这里面有两个问题还得好好琢磨。一个是怎么选那些用来实时监测的传感器参数，让这些参数能把打印过程中的质量信息都包含进去。另一个是怎么用分析方法把这些质量信息提取出来，好用来进行过程监测和故障诊断。

FDM 型 3D 打印技术也是增材制造技术里的一种，它也面临着产品质量控制的麻烦事。在 FDM 型增材制造过程里，可能会出现喷头堵塞、材料断丝、丝杆磨损这些不正常的打印情况。这些情况对产品质量影响可大了。但是市场上好多 FDM 型 3D 设备都没有有效的故障工况监测系统。在零件加工的时候，没办法及时发出预警，结果就导致产品做不出来。基于微喷射粘结机理的 3DP 工艺是这样成形的：把要做的东西的 CAD 三维模型按照工艺要求分成好多层片，切好片后就生成了 Gcode 文件，这个程序是用来控制电机运动轨迹的。打印机的喷嘴会不停地按照要求输送融化的材料，然后一层一层地叠加成三维实体。要完成制作要求就得靠各种机构来实现功能，比如机械系统。过程检测系统一般有两类，一类是针对工件的监测，另一类是针对工况的监测。和针对打印工件的监测不一样，针对打印工件的监测是在打印过程中对产品质量进行判断，比如产品打印的时候会不会翘曲，有没有和打印平台粘牢。要是没粘紧打印平台，上面的打印就会受影响，整个产品质量也就不行了。打印翘曲也是打印过程里经常碰到的问题，改改打印工艺参数能减少翘曲情况。我们实验室做的是针对打印工况的过程监测，所以传感器的选择和放的位置特别重要。现在常用的传感器有位移、应力应变、光电转速、加速度传感器这些。咱们来挨个分析一下。位移传感器能收集位移信号，也能收集振动信号，可是它太大了，打印机上装不下，而且打印过程里运动幅度太大，所以用不了。应力应变传感器能测试框架的应变状态，看看设计的框架强度够不够，不过这个问题我们在结构设计的时候已经考虑过了，而且喷头部位质量轻，运动的时候对立轴影响很小。光电转速传感器也没法检测到能直接反映问题的信息。所以最后选了加速度传感器，它能采集到打印机在打印过程中的振动信息，通过振动信息就能分析出问题出在哪，然后及时解决问题，减少损失。第一种方案是把传感器装在热床上，热床工作的时候温度能到 70 度，虽然有表面散热，可还是会对传感器有影响，而且热床工作的时候会跟着打印位置变，打印喷头模块会和传感器互相干扰。第二种方案是把传感器装在基座上，这里不受其他因素影响，可是经过好多试验对比发现，传感器在这儿监测到的喷头部分的信号很弱，因为喷头模块的振动经过整个打印框架后，信号就被削弱很多了。我们这个实验监测的是喷头部分工作时的工况问题。第三种方案是把传感器装在喷头模块上，把这个模块的上盖板拆掉后，就能直接装在喷头进给电机上，这样就能直接采集到这个部分的工作情况。所以最后确定最佳安装位置就是喷头模块。