个人级桌面式3D打印机的研究

发布时间：2017-07-18 05:08

  本文关键词：个人级桌面式3D打印机的研究

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【摘要】：3D打印技术又称三维快速成型技术，其最突出的优点是无需机械加工或模具，，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。 本文主要是针对熔融挤出成型（FDM）工艺原理的个人级3D打印机进行研究。研究的内容主要涉及机械结构的设计、控制电路的搭建、控制软件的研究，以及打印精度的优化。 在机械结构方面，首先，通过分析现有主流3D打印机的结构差异和优劣对比，并基于FDM成型方法的工艺原理，得出结构优化设计方案及可行性的改进计划。然后，借助计算机辅助设计软件Solidworks进行虚拟设计，仿真验证设计方案的准确性及可行性。最终，完成所需零部件的选型，并完成3D打印机的原型样机的制作。 结合上述原型样机的机械结构，完成电路控制部分的选型和组装。对集成控制主板进行固件程序烧录，实现由控制主板直接控制各个模块的工作，包括步进电机、喷头加热管、温度反馈，以及数据传输等，实现了该3D打印机的基本功能。 通过打印测试，分析成型精度的主要影响因素，包括硬件和软件两部分。硬件方面，主要针对冷却与加热模块进行分析；软件方面，主要通过切片软件的参数调试，解决打印过程中所出现的问题，达到提高打印精度的目的。
【关键词】：快速成型技术 3D打印 熔融挤出成型 打印精度
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.8
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 背景介绍8
• 1.2 3D 打印技术应用领域8-9
• 1.3 3D 打印机发展状况9-11
• 1.4 FDM 成型工艺的原理及优势11-12
• 1.5 小结12-13
• 第二章 打印机机身结构设计13-31
• 2.1 现有 3D 打印机机身结构对比13-15
• 2.1.1 Darwin 式13
• 2.1.2 Mendel 式13-14
• 2.1.3 Cupcake 式14-15
• 2.1.4 确定方案15
• 2.2 打印机框架选材15-17
• 2.2.1 选材相关资料15-17
• 2.2.2 确定方案17
• 2.3 机身结构设计17-18
• 2.3.1 方案一17
• 2.3.2 方案二17-18
• 2.4 负载估算18-19
• 2.4.1 X 轴向电机驱动负载18
• 2.4.2 Y 轴向电机驱动负载18-19
• 2.4.3 Z 轴向电机驱动负载19
• 2.5 同步带与同步带轮的选定19-21
• 2.5.1 同步带的重要性19
• 2.5.2 选择同步带的类型19
• 2.5.3 选择同步带轮19
• 2.5.4 确定方案及计算19-21
• 2.6 直线轴承的选定21-23
• 2.6.1 直线轴承的应用场合21
• 2.6.2 计算及直线轴承的选定21-23
• 2.7 直线光轴的选定23-24
• 2.7.1 直线光轴的应用场合23
• 2.7.2 直线光轴的选定23-24
• 2.8 直线导轨的选定24-26
• 2.8.1 直线导轨的应用场合24-25
• 2.8.2 直线导轨的选定25-26
• 2.9 滚珠丝杠的选定26-28
• 2.9.1 滚珠丝杠的应用场合26-27
• 2.9.2 滚珠丝杠的选定27-28
• 2.10 加热挤出头28-29
• 2.10.1 加热挤出头设计28
• 2.10.2 挤出头流道仿真28-29
• 2.11 小结29-31
• 第三章 打印机控制系统研究31-41
• 3.1 打印机硬件的选型31-35
• 3.1.1 主板31-32
• 3.1.2 步进电机32-33
• 3.1.3 步进驱动器33-34
• 3.1.4 限位器34
• 3.1.5 加热与温度反馈34-35
• 3.2 打印机控制软件的选择35-40
• 3.2.1 CAD 软件36-37
• 3.2.2 CAM 软件37-40
• 3.3 小结40-41
• 第四章 打印精度的影响因素41-53
• 4.1 硬件对打印精度的影响41-44
• 4.1.1 冷却风扇的影响41-43
• 4.1.2 加热式平台的影响43-44
• 4.2 软件对打印精度的影响44-52
• 4.2.1 基底与平台的脱离问题45-46
• 4.2.2 材料挤出不均匀问题46-48
• 4.2.3 接缝处溢出问题48-50
• 4.2.4 成型后零件底层质量过差问题50-52
• 4.3 小结52-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 5.1 课题研究工作总结53
• 5.2 研究展望53-55
• 参考文献55-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 李涤尘;田小永;王永信;卢秉恒;;增材制造技术的发展[J];电加工与模具;2012年S1期

2 何岩峰;;浅析3D打印技术在武器装备维修中的应用[J];计算机光盘软件与应用;2013年14期

3 陈婵娟;;快速成型技术的现状及发展趋势[J];湖南科技学院学报;2011年08期

4 王称;;快速成型技术的起源与方向[J];科技与企业;2011年13期

本文编号：556099