Marlin 固件程序主要有两个基本的结构函数,一个是“void setup”函数,它是用来对系统进行初始化设置的;另一个是“void loop()”函数,这个函数是循环的主体,每执行一行 G 代码,就会运行一次“void loop()”函数。“pinMode()”函数是 Arduino 的基础函数,它可以把引脚设置成输入或者输出的模式。因为在打印过程中要适时地控制超声波的启停,所以需要用到继电器,用继电器来控制超声波的通断。在自动化控制电路里,经常会用继电器来实现控制系统和被控制系统之间的互动,它其实就像是一个用小电流控制大电流回路运作的开关,在电路里能起到自动调节、安全保护等作用。继电器有好多种类型,像电磁继电器、固体继电器、时间继电器、温度继电器等等。
实验用的材料是固含量差不多有 70%的陶瓷浆料,是用 140 克陶土粉末和 60 毫升水混合,用搅拌机充分搅拌均匀后,倒进材料储存罐里,在大概 0.2MPa 的挤出气压下挤出来。喷嘴直径是 1 毫米,打印层高设置成 0.8 毫米。当振幅百分比是 50%的时候,表面出现了很明显的凹凸不平,这是因为振幅太大了,导致流体从喷嘴流出来后出现了胀大的现象,这和第三章里的仿真结果是一样的,就是随着超声波振幅增大,出口流体的形状会越发散。这种胀大现象会使零件成型的尺寸比设计尺寸大,对打印精度影响很严重。另外,在实验里还发现,超声波振幅百分比太大的话,超声振子喷头在工作的时候,它的变幅杆部分会发热很明显,这会让内部流体里的水分流失,进而增加固含量,最后导致喷头堵塞。所以,选择超声波振幅百分比 P = 30%左右的时候,成型精度是最好的,纹理也均匀一致。

影响零件成型精度和时间的打印参数主要是打印层高和打印速度。打印层高和喷嘴孔径有关系,这个实验探究了打印层高分别是 0.5 毫米、0.8 毫米、1.0 毫米这三种情况下,零件成型质量的对比。打印层高是 0.5 毫米(也就是 50%的喷嘴孔径)的时候,成型表面的纹理比较紧致均匀;打印层高是 0.8 毫米(也就是 80%的喷嘴孔径)的时候,成型表面有时候会不连续,总体效果一般;打印层高是 1.0 毫米(也就是等于喷嘴孔径)的时候,成型效果最差,这是因为层高太大了,层与层之间没办法粘合,会产生比较大的间隙,还会出现断流现象。增加层高能明显缩短打印时间,提高效率。综合考虑,在保证零件成型有一定精度的情况下,选择 0.5 毫米到 0.8 毫米(也就是 50%到 80%的喷嘴孔径)大小的打印层高,效果比较好。