Progettazione, realizzazione e collaudo di un estrusore a caldo per una stampante 3D con la tecnica del Fused Deposition Modelling

I termoregolatori sono dispositivi elettronici utilizzati per il controllo della temperatura. Ogni termoregolatore permette all'utilizzatore di impostare il valore di temperatura desiderato (SET POINT) e agisce in modo tale da mantenere costante quel valore.

Il controllo è ottenuto comandando l'azionamento degli elementi riscaldanti o raffreddanti e misurando, tramite un sensore, la temperatura ottenuta. La regolazione sfrutta il principio della retroazione: il valore di temperatura rilevato dal sensore viene confrontato con il valore scelto dall'utilizzatore; sulla base del risultato di questo confronto il termoregolatore inserisce o disinserisce gli elementi che generano o assorbono il calore, rilevando, sempre tramite il sensore, gli effetti di questa sua azione. Il processo descritto avviene con continuità.

La qualità di un termoregolatore consiste principalmente nella sua capacità di mantenere costante la temperatura impostata. A questo scopo, il dispositivo può utilizzare diversi algoritmi di regolazione, adatti a diverse condizioni applicative. I termoregolatori,quindi, per funzionare hanno bisogno di due elementi fondamentali: l'apparato raffreddatore o riscaldatore e la sonda di rilevazione. I termoregolatori possono avere diversi tipi di funzionamento:

- Azione "I" (integrale): azione che, effettuando una correzione proporzionale al valore integrato della deviazione stessa, permette l'eliminazione o la sostanziale riduzione della deviazione dal valore preimpostato (OFF-SET). Quando l'azione integrale non viene eseguita automaticamente dal termoregolatore viene definita "RESET", e richiede la regolazione manuale della deviazione di temperatura mediante un potenziometro.

- Azione ON-OFF: regolazione con elevata insensibilità a fluttuazioni di alimentazione o di carico. Il sistema si intende in condizione ON per temperature al di sotto del valore prefissato, mentre in OFF quando viene superato il valore di temperatura prefissato, quindi effettua una regolazione relativamente lenta e non molto precisa.

- Azione "P" (proporzionale): tipo di azione che viene adottato qualora si vogliano eliminare le pendolazioni caratteristiche della regolazione ON-OFF. Con questa azione la variabile del sistema viene controllata in modo proporzionale allo scostamento che la variabile stessa ha rispetto al valore prefissato. L'azione "P" offre una buona velocità di risposta e una buona stabilità della temperatura.

- Azione "PD" (proporzionale-derivata): azione che, al verificarsi di una rapida variazione di temperatura effettua un rapido ritorno al valore prefissato. L'azione derivata "D" permette infatti la correzione rapida di deviazioni causate da disturbi esterni mediante la derivata della deviazione stessa.

- Azione "PID" (proporzionale-itegrata-derivata): questa azione svolge la funzione di controllo della temperatura predisposta mediante l'impiego contemporaneo delle azioni P, I e D. L'azione P permette la regolazione di precisione eliminando le pendolazioni della temperatura, l'azione I è usata per la correzione automatica della deviazione dal valore preimpostato (OFF-SET) ed infine l'azione D ha lo scopo di correggere velocemente la variabile di funzionamento in caso di deviazioni dal valore predisposto a causa di disturbi esterni.