3D打印机体系结构研究
西安交通大学科技成果——增材制造(3D打印)技术
西安交通大学科技成果——增材制造（3D打印）技术团队简介西安交通大学自1993年开始增材制造（3D打印）技术研究，是国内最早开展增材制造技术研究的单位之一。
经过二十年的发展，西安交通大学形成了多种增材制造工艺和装备，建立了以快速制造系统为特色工程应用的研究队伍，产生了以卢秉恒院士为学术带头人的“增材制造”教育部创新团队。
研究团队依托机械制造系统工程国家重点实验室（西安交通大学）开展基础研究，在高分子材料、金属、陶瓷、复合材料、智能材料的增材制造等方面取得进展，多项技术成果处于国内领先、国际先进水平。
为推动3D打印技术的产业化，在2000年成立“教育部快速成形制造工程研究中心”（市场经营主体为陕西恒通智能机器有限公司），2007年成立“快速制造国家工程研究中心”（市场经营主体为西安瑞特快速制造工程研究有限公司）。
建立了一套支撑产品快速开发的快速制造系统，研制、生产和销售16个型号的激光快速成型设备、快速模具设备及三维检测设备。
同时开展快速原型制作、快速模具制造以及逆向工程服务。
产品在全国各院校、汽车、电器等企业销售应用十多年，客户近万家。
近年协助政府和企业在多个地区成功建立产学研结合的推广基地、快速成形制造服务制造中心。
通过企业化运作，目前在全国已建立创新服务平台20多家，创新人才培养基地近10家，为2000多家企业提供新产品创新创意设计及快速制造服务。
通过近二十年的技术研发与推广应用，设备用户遍布医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业。
此外，还积极拓展国际市场，相关设备销售到印度、俄罗斯、肯尼亚等国家，成为具有国际竞争力的快速成形设备制造单位。
2016年工业与信息化部批准在西安成立国家增材制造创新中心，中心联合国内主要科研与产业化优势单位开展共性技术研究和产业化孵化作用。
西安交通大学在增材制造方面获得国家科技进步二等奖1项，国家技术发明二等奖3项，省部级一等奖4项，在增材制造领域获得发明专利400余项。
前沿技术探索：3D打印在装配式建筑中的应用
前沿技术探索：3D打印在装配式建筑中的应用3D打印技术的发展已经在各个领域展示出了巨大的潜力，包括建筑行业。
装配式建筑作为一种新兴的建筑方式，也被广泛应用于房屋、办公楼和公共设施等建筑项目中。
本文将探讨3D打印技术在装配式建筑中的应用，并分析其优势和挑战。
一、 3D打印技术在装配式建筑中的优势1.1 实现设计灵活性和创新性传统建筑需要通过繁琐的模具制造来实现形状和结构上的变化。
而采用3D打印技术可以直接将设计图纸转化为物理模型，极大地提高了设计灵活性和创新性。
设计师可以根据具体需求调整结构并实时查看效果，无需受制于传统方法所带来的限制。
1.2 提高施工效率传统建造过程需要大量人力、物力以及时间投入，而3D打印则可以节省这些资源并提高施工效率。
通过预先编程好机器后，3D打印机器人可以按照精确的命令进行工作，并能够进行连续不断的建造。
这种自动化的施工方式极大地减少了人力成本，同时还能够降低材料浪费。
1.3 减少环境影响3D打印技术在装配式建筑当中将直接各构件制造在工厂内，并将其一次性搬运到现场进行组装。
相比传统建筑施工过程中破坏和污染环境的情况，3D打印技术可以减少这些对环境的负面影响。
此外，由于采用了预制构件的方式，还可以循环利用材料，进一步降低对资源的消耗。
二、 3D打印技术在装配式建筑中的挑战2.1 技术限制尽管3D打印技术在许多领域取得了巨大成功，但目前在建筑领域仍存在一些技术限制。
首先是大规模打印设备的缺乏。
大型装配式建筑需要更为庞大而复杂的3D打印机器来实现连续施工，目前市场上可供选择的设备数量有限。
其次是材料选择。
目前主要采用的是混凝土等常见材料进行打印，但是对于特殊结构和形状的建筑需要更为先进的材料选择。
2.2 标准化和法规装配式建筑以其高效率和环保等优势越来越受到广泛关注。
然而，在大规模应用该技术之前，标准化和法规等方面仍存在挑战。
制定相关的安全和可靠性标准，并确保这些技术满足建筑行业的要求，需要各方共同努力。
电化学增材制造[1]
![电化学增材制造[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/ef54d1aebb0d4a7302768e9951e79b8969026845.png)
一种低成本台式电化学金属3D打印机增材制造（增材制造）或3D打印，就像它更为人所知的一样，就是根据数字模型通过一层一层顺序地沉积材料制造3D物体的过程。
电化学3D 打印是一种相对较新的形式增材制造技术，其通过将溶液中的金属离子电化学还原到导电基材上而产生金属结构。
这种工艺的优点是可以在一定条件下沉积各种材料和合金，而不会造成热损伤，并且更重要的是成本低，因为这不需要昂贵的激光器或惰性气体环境。
其他优点包括这样的事实，即该过程可以涉与到通过电化学溶解再循环组成成分来实现增减材制造。
然而，这项技术的一个主要局限是速度。
在这里，提出了一种新颖的电化学3D打印机设计方案，使用弯液面约束方法，由于通过机械电解质夹带机制改进质量传输特性，证明了沉积速率比等效系统高三个数量级。
印刷铜结构表现出多晶特性，随着电势增加导致晶粒尺寸减小，导致维氏硬度和电子电阻率更高。
增材制造（增材制造）（3D打印）是通过材料的层层固化创建复杂的3D几何形状的过程，与传统的减法制造方法相反。
金属增材制造提供的设计空间已经在航空航天，汽车，医疗应用等领域得到了工业应用。
在金属增材制造工艺中，直接金属激光烧结（DMLS）是最常见的，通过金属粉末层的选择性激光烧结来工作。
金属增材制造目前受到高成本，结构缺陷以与无法使用多种材料的限制而不能被广泛的商业应用。
因此，需要开发用于沉积多种金属的新型非基于激光的3D打印技术，其为了降低开发功能性结构的成本。
电化学增材制造（ECAM）（电化学3D打印）是一种相对较新的增材制造方法，它通过还原溶液中的金属离子，将薄且高度粘附的金属层沉积到导电基材表面。
已经采用了许多不同的方法来创建电化学3D打印机。
Suryavanshi和Yu通过用纳米管进行电化学沉积来制造单独的铜纳米线，并获得了直径200nm线和10μm长的铜线。
从透射电子显微镜衍射图中可以看出，沉积是多晶的，尽管有人提出通过调整沉积条件可以形成结晶铜，如果初始核生长比形成新原子核的形成快。
3D打印技术
3D打印机的技术现在市面上已经有十几种不同的3D打印机的技术，其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM 和FDM等方法。
我们将在下面介绍4种目前使用比较广泛的技术：SLA技术3D打印机的原理SLA是"Stereo lithography Appearance"的缩写，即立体光固化成型法。
用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面。
这样层层叠加构成一个三维实体。
SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，工艺原理如图所示。
其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。
将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。
SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。
因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。
SLA技术的优势1.光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高，经过时间的检验。
2.由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具。
3.可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。
4.使CAD数字模型直观化，降低错误修复的成本。
3D打印机的机械结构设计
3D打印机的机械结构设计摘要：近年来，制造业为了不断提高自身产品的质量水平，大量应用3D打印机设备进行产品制造，这种设备的应用，使得一些结构复杂的零件加工效率和质量显著提升，也在一定程度上突破了传统工艺的局限性。
在3D打印机中，基于FDM工艺的3D打印机是一个重要的品类，但这类设备中，进口比例仍然较高，这就需要加强对其机械结构设计进行研究，推动其国产化进程，以解决技术依赖问题。
关键词：3D打印机；机械结构；设计引言自2008年起，桌面式3D打印机进入了飞速发展的阶段，这主要是因为reprap的开源技术得到了极大的推广应用，从而产生了多个制造桌面3D打印机的知名企业。
经过不断改进，在开源3D打印机的基础上逐渐出现了SLS、SLA、DLP、3DP等多种打印技术，对制造业的进步发展产生了重大意义。
而3D打印机的结构也出现了门架体系结构、双光轴结构、并联式结构等多种形式。
1基本结构的设计结合实际需要，本次设计中设计人员的基本思路如下：首先，基于直角坐标系的x轴和y轴，组成平面扫描运动框架；其次，在机构选用方面，x轴和y轴的导轨均采用丝杠机构，z轴光杆则采用丝杆机构；最后，整体工作台选择三回旋轴机构，该机构主要由伺服电机和转轴组成，作为3D打印机设备的驱动。
基于此设计可知，x、y、z3个方向的移动均通过丝杆加以控制，电机则为其各方向的移动提供动力。
其在实际加工部件的过程中，与普通打印机类似，均由系统控制工作台的3个自由度旋转相应角度，以实现预期的3D打印环节。
2工作原理3D打印机主要工作原理是通过电脑的切片软件将三维模型按照设置的层厚切成一层一层，再根据切片算法，把面化成线的填充，再转化为G代码。
3D打印机控制软件通过串口通信的方式，把数据传送到3D打印机的主控板，主控板上的固件主要由G代码解释器组成，G代码解释器把数据流解释为3个驱动喷头运动的步进电机和1个挤料电机的运动，通过A4988驱动步进电机的运动。
3D打印技术学习心得体会总结范文
3D打印技术学习心得体会总结范文3D打印技术又称三维打印技术，是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
下面就让店铺给大家分享几篇3D打印技术学习心得体会吧，希望能对你有帮助!3D打印技术学习心得体会篇一3D打印是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。
3D打印这种智能制造的逻辑轨迹是控制物质的形状、控制物质的构成和控制行为，也就是实现物体在结构、材料和活性上的有机统一。
越来越多的迹象表明，3D打印技术已经从实验室和工厂逐渐走出来了，并且走进学校和家庭，与我们每个普通人的生活息息相关。
这样会极大地冲击我们的工作方式，或者增强很多行业的生命力。
然而我们必须清醒地意识到3D打印技术也会催生大量前所未有的行业和巨大机遇，我们必须牢牢的抓住机遇，因为第三次工业革命的序幕已经拉开。
目前3D印刷技术已深入到了各行各业，给人以耳目一新之感。
3D印刷术被看作是信息时代印刷术的一次惊人的飞跃，有人将它与开启工业革命的蒸汽机相提并论。
3D打印机能做:艺术品、精密零件制造业、家庭装饰、建筑、食品和服装、人偶玩具、珠宝、医学、产品原型等。
关于3D打印技术的几点思考，在信息技术飞速发展的今天，我校的教学也应该与时俱进，例如在我们动漫专业的设计当中引入3D打印技术，电子创新班的产品设计中引入3D打印技术，在通信维修综合布线中引入3D印刷技术，机器人设计中引入3D打印技术等等，将对我们的学生更加有学习的成就感。
3D打印技术学习心得体会篇二通过为期两周的3D打印技术的培训与学习，对3D打印技术有了更深刻的认识和理解。
现将两周(12月4号-13号)的学习心得总结如下：一、陈焕文院长关于此次3D打印技术省本级培训班的培训方案的解读，使我明确了此次学习的三个目的，课程设计的四个步骤。
对以后工作中的教学方案的设计、课程的规划等都将会有很好的帮助。
3D打印技术系统组成
常见3D打印材料
工程塑料
PLA塑料熔丝是另一种常用的3D打印材料。相比ABS材料， PLA一般情况下不需要预先加热床，更易使用且更加适合低端 的3D打印设备。其可降解的特性，使得它在消费级3D打印设 备生产中成为较受欢迎的一种环保材料。PLA有多种颜色可供 选择，而且还有半透明的红、蓝、绿以及全透明的材料，但 通用性不高。
常见3D打印材料
金属材料
不锈钢以其耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等 化学侵蚀性介质腐蚀而得到广泛应用。不锈钢粉末是金属3D 打印经常使用的一类性价比较高的金属粉末材料。3D打印的 不锈钢模型具有较高的强度，而且适合打印尺寸较大的物品。
常见3D打印材料
陶瓷材料
常见3D打印材料
橡胶类材料
橡胶类材料具备多种级别弹性材料的特征，这些材料所具备 的硬度、断裂伸长率、抗撕裂强度和拉伸强度，使其非常适 合于要求防滑或柔软表面的应用领域。3D打印的橡胶类产品 主要有消费类电子产品、医疗设备以及汽车内饰、轮胎、垫 片等。
常见3D打印材料
金属材料
近年来，3D打印技术逐渐应用于实际产品的制造，其中，金 属材料的3D打印技术发展尤其迅速。在国防领域，欧美发达 国家非常重视3D打印技术的发展，不惜投入巨资加以研究， 而3D打印金属零部件一直是研究和应用的重点。
3D打印技术系统组成 软 件
设备控制软件主要是根据导入数据处 理生成机器代码,并控制、监测3D打印 设备完成成型加工。如图所示是盈普 TPM3D设备的控制软件EliteCtrlSys的
界面。
3D打印技术系统组成 硬 件
3D打印的硬件主要是指3D打印成型设备,俗 称3D打印机,是3D打印系统的核心组成。 3D打印机的工作过程与普通平面打印机基本 相同,打印机内装有打印材料,根据模型的切 片信息,按照既定路径逐层打印成型（成型的 原理有很多种,详见第5~10章）,然后层层堆 叠,直到形成实体模型。
3d生物打印
3d生物打印3D打印技术是一种将数字设计转换为物理模型的方法，它已经被广泛应用于许多领域。
其中，3D生物打印是一种新兴的技术，它的应用正在逐渐扩展到医疗、生物学和其他相关领域。
1. 3D生物打印技术的定义3D生物打印技术是一种利用特定的生物材料和3D打印技术，通过可控制的层层堆叠方法，制造人类组织、器官、器件或辅助医疗器械（例如假肢、义齿等）的技术。
相比之下，传统的生物制造只能在2D平面上完成，而3D打印技术可以打破这一限制，为生物医学研究和应用提供更好的方式。
2. 3D生物打印技术的原理3D生物打印技术的原理与常规的3D打印类似，但需要使用特定的生物材料和生物打印机。
与3D打印不同的是，3D 生物打印涉及到细胞和其多种复杂的组分，并且需要更高精度和更精细的控制。
因此，在开展3D生物打印之前，需要使用仿生技术等技术先设计好原型，将所需体积、形状、材料等方面确定好，并通过计算机模拟等方法进行预测，以确保最终结果能够符合预期。
3. 3D生物打印技术的应用领域（1）医疗：3D生物打印技术有望解决大量缺损和器官移植方面面临的挑战，通过生物材料、原材料和细胞的堆叠和组装等方式，制造出高度定制的人体组织、器官，用于修补丧失的组织或器官。
（2）药物研发：3D生物打印技术可为药物研发提供新的解决方案，在体外研究中可以快速、有效地定制合适的模型，以便检测新药分子对人体组织的影响。
（3）生物学研究：在生物学研究中，3D生物打印技术可以用于制造出具有特定功能的生物器官，以探究其生理和病理等方面，激发医药学领域的新突破。
4. 3D生物打印技术的优势（1）个性化定制：3D生物打印技术可以根据需求进行个性化设计和制造，如肝脏或心脏，以适应患者独特的身体特征，从而提高患者治疗的效果并降低并发症的风险。
（2）节省时间和成本：与传统生物制造相比，3D生物打印技术的制造效率更高，能够节省时间和成本，特别是在高昂的器官移植和修复方面。
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打印机体系结构
PC机，三维设计软件，切片软件，控制程序都运行在上位机上面。
底层控制主要负责打印的执行，控制器主板连接3D打印机所需要的所有不同的硬件到微控制器。
主板需要特别的能承受大负载的转换硬件，以便转换到打印平台和挤出器加热端的高电流环境。
主板要能读入温度传感器的输入信号，也要能从大电流电源生成整个系统的能源集线器。
主板与每个轴的限位开关进行交互，并把打印头在打印前精准定位。
微控制器可以和主板集成在一起也可以分离开来，它可以读取并解析温度传感器、限位开关等传感器，也可以通过电机驱动器控制电机，并转换到高负载通过晶体管电路。
微控制器用分离的步进电机驱动器来控制电机。
微控制器用Arduino开源硬件作为基础
电源等进行供电应，电压在
以上，整个打印机的最大消耗电源部件
打印工作流程及各部件关系
所示的控制结构下，3D打印机的工作流程如
模型的构建及模型的检查与修改器由三维设计软件来实现，模型的切片及计算刀具路径由切片软件来
图2 3D打印工作流程及各部件关系
[1]胡迪·利普森(美).3D打印:从想象到现实[M].北京:中信出版社,2013.
[2]詹姆斯·凯利(美).3D打印就这么简单[M].北京:人民邮电出版社,2014.
[3]中国机械工程学会.3D打印:打印未来[M].北京:中国科学技术出版社,2013.
崔万瑞（1973.02-），男，吉林德惠人，副主任，高级工程师，硕士，研究方向：数字化制造。
2）真空存在漏气，造成进气压力信号高于正常值，
使电脑发出增加喷油量的指令，进而造成氧传感器指示混
合气浓。
图3
首先仔细检查进气系统。
当用水滴在1、2缸进气歧
管接口垫处时，水被很快吸入进气歧管，遂更换了进气歧
管接口垫。
试车怠速正常，但发现加速时回火放炮。
重复
检查进气系统，已不存在泄露。
重新检测数据流，发现在
急加速时，氧传感器电压突然降到0.4V以下，指示混合气
稀，符合故障现象。
故又做燃油压力测试无异常。
经过以
上检查，此时考虑到喷油器急加速时喷油量不够，便更换
一个新的喷油器，故障排除。