熔融型三维打印成型系统开发

发布时间：2017-06-08 10:16

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【摘要】：伴随着科技的迅猛发展，用户对产品的需求也日益多元化。为了满足不同用户群体的需求，生产商需要在尽量少的时间内完成新产品的研发工作，快速成型技术在这样的需求背景下产生。与其他快速成型技术相比，，三维打印快速成型技术在占用空间、用户操作复杂程度、制造成本、运行及维护成本等方面有着显著的优势，这意味着三维打印快速成型技术有着更为广阔的应用前景。目前，国内市场中的三维打印机普遍存在着体积过大、打印精度低、打印过程噪声过大等缺陷，因此，本文开展了熔融型三维打印系统的设计与研究以解决这些问题。 首先，本文根据熔融沉积快速成型原理，设计了以同步轮-同步带、丝杠-导杆副为主体，辅以加热模块和送丝机构的机械运动系统； 其次，根据运动的联动形式和运动特点，设计了以运动控制器为主体的硬件控制方案，并自主设计外围电路实现打印过程中温度信号、状态信号的实时监控；并且，重点研究了相关的运动控制算法，在MATLAB环境下完成数学模型的建立和仿真，进而将PID控制与DSP技术相结合，以提高运动控制和温度控制的准确性； 最后，根据需求将功能划分为若干模块，在VC平台下编写相应基于模块化思想的功能函数，并将各函数组合成软件。 本课题设计了面向家庭型用户的熔融型三维打印成型系统，研究方法具有一定的工程实用价值。
【关键词】：三维打印 熔融沉积 运动控制 PID控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP334.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 快速成型技术概述8-12
• 1.2 三维打印快速成型技术概述12-16
• 1.3 三维打印快速成型技术国内外研究概况16-17
• 1.4 论文的主要研究内容17-18
• 2 三维打印快速成型机械系统设计18-32
• 2.1 总体方案设计18
• 2.2 X-Y 平面运动设计方案18-20
• 2.3 Z 方向运动设计方案20-24
• 2.4 送丝机构设计方案24-29
• 2.5 加热模块结构设计29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 三维打印快速成型控制系统设计32-45
• 3.1 控制总体方案设计32-33
• 3.2 控制系统硬件平台搭建33-38
• 3.3 基于 PID 算法的控制技术38-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 三维打印快速成型软件系统设计45-56
• 4.1 软件总体系统设计45
• 4.2 功能模块的实现45-55
• 4.3 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 全文总结56
• 5.2 课题展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文63

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