3D打印机控制系统设计

发布时间：2019-10-13 17:18

【摘要】：3D打印技术是一种快速成型技术,在创新产品的设计和制造中应用越来越广泛。FDM(熔融沉积成型技术)的3D打印机,集成打印材料多、精度高、速度快等优点,多用于产品的原型设计中。本文从FDM技术特点出发,设计了一种3D打印机控制系统,完成3D打印机控制系统的硬件设计与软件开发,并对影响3D打印机精度和打印质量等关键参数的控制方法进行研究。首先,以微处理器Atmega2560为核心,完成了控制系统的硬件电路设计,控制系统的硬件电路主要包括微控制器最小系统电路、三轴电机和挤出机电机驱动电路、挤出头和热床温度测控电路、人机接口电路、USB通信电路和SD卡电路,采用C语言完成了控制系统的软件的开发。其次,采用16脉冲细分驱动步进电机和梯形曲线算法对步进电机进行升降速控制,通过两轴联动控制算法对X、Y轴两个方向的步进电机进行协调控制,提高3D打印的打印精度和稳定性。采用PID控制算法对挤出头和热床进行恒温控制,提高3D打印质量。最后,搭建了3D打印机测试平台,对三维建模软件建立的产品原型进行打印,并对3D打印机的性能指标进行测试,测试结果表明,挤出机与热床的温度分别控制在200℃和60℃,精度为±1℃,满足PLA材料对温度的要求;3D打印速度的最大相对误差小于0.02%,打印精度为0.1mm。系统运行可靠、打印精度较高,打印质量较好,满足所提出的设计指标,验证系统的有效性。
【图文】：

型（FDM）的原理是：加热喷头在计算机的控信息，作平面运动。热塑性丝材由供丝机构送成半液态，，然后被挤压出来，有选择性地涂覆层薄片轮廓。一层截面成形完成后，工作台下覆，如此循环，最终形成三维产品零件[33]。用较广的技术，其优点为成型精度高、模型硬印原理如图 1-1 所示。

图 1-2 SLA3D 打印原理Fig.1-2 The principle of SLA 3D printer激光烧结技术（SLS）原理是通过烧结金属粉末，的。现在市场上比较流行的烧结热源有激光束的方)的方式[35, 36]。通过激光的照射或电子光束照射特定层地在粉末床上烧结而形成实体需要的零件。SLS 优势，尼龙、树脂裹覆砂、ABS、金属和聚碳酸脂结的材料[37]，SLS 3D 打印原理如图 1-3 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP334.8

【参考文献】

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本文编号：2548785