3D打印机技术方案

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3D打印机设计毕业设计

3D打印机设计毕业设计

3D打印机设计毕业设计介绍本文档旨在探讨一种创新的3D打印机设计方案作为毕业设计的内容。

该方案旨在提供一种高效、精确且可靠的3D打印机,以满足不同领域的需求。

设计目标1. 实现高精度的打印效果,能够制造出复杂的立体模型。

2. 提高打印效率,缩短打印时间,满足大批量、快速生产的需求。

3. 提供多材料打印功能,支持不同材质的打印,如塑料、金属等。

4. 系统可靠性和稳定性高,能够长时间工作且避免出现故障。

设计方案1. 结构设计:采用坚固稳定的机身设计,以确保打印过程中的精确性和稳定性。

同时,考虑易于维护和组装的设计,提高机器的可靠性和可操作性。

2. 打印技术:选择适合多种材料打印的技术,如FDM、SLA或SLS等。

根据需求选择最适合毕业设计的技术,并结合实际场景进行调整。

3. 控制系统:采用先进的控制系统,确保打印过程中的均匀性、精确性和稳定性。

同时,增加对多材料打印的支持,提供更多选择。

4. 软件支持:提供易于操作的用户界面和功能丰富的软件支持,方便用户进行模型设计和打印控制。

5. 安全性:设计安全可靠的电路和自动故障检测系统,可及时发现和避免潜在的问题,确保操作过程中的安全性。

预期成果1. 设计并制造出一台优秀的3D打印机原型,实现高精度、高效率的打印。

2. 验证设计方案的可行性和实用性,通过实验数据和用户反馈进行评估。

3. 提出改进方案和优化建议,为未来3D打印机的进一步研发提供参考。

时间进度安排1. 设计方案讨论和确定:1周2. 设计和制造原型:4周3. 实验验证和数据分析:2周4. 编写毕业设计报告: 2周预期成果评估1. 毕业设计报告评分: 占总分的50%2. 设计原型的可行性和实用性评估: 占总分的30%3. 实验数据分析和优化建议: 占总分的20%参考文献- 3D Printing Technology and Its Applications: A Review of the Literature- Advances in 3D Printing Technology: Applications, Environmental Impacts, and Future- Design and Optimization of 3D Printed Structures for Additive Manufacturing请注意,以上内容旨在提供一个简单的3D打印机设计毕业设计的框架和思路,具体设计方案需要进一步详细研究和调整。

3d打印机主要技术标准

3d打印机主要技术标准

3d打印机主要技术标准
一、打印精度
打印精度是3D打印机的重要技术标准之一,它决定了打印出的模型或零件的细节和准确性。

高精度的3D打印机可以打印出更复杂的形状和更精细的细节,适用于需要高精度打印的领域,如航空航天、医疗、汽车等。

二、打印速度
打印速度也是3D打印机的重要技术标准之一。

较快的打印速度可以提高生产效率,缩短生产周期。

但是,过快的打印速度可能会导致打印质量下降或打印失败。

因此,在选择3D打印机时,需要根据实际需求选择合适的打印速度。

三、打印耗材
打印耗材是3D打印机的消耗品,其质量和价格都会影响打印质量和生产成本。

因此,在选择3D打印机时,需要考虑打印耗材的质量和价格等因素。

此外,还需要考虑打印耗材的兼容性和可持续性等问题。

四、打印稳定性
打印稳定性是3D打印机的重要技术标准之一,它决定了打印机的可靠性和耐用性。

高稳定性的3D打印机可以保证长期稳定运行,减少故障和维修成本。

因此,在选择3D打印机时,需要考虑打印机的稳定性和可靠性等因素。

五、打印多样性
打印多样性是3D打印机的重要技术标准之一,它决定了打印机可以
打印的模型或零件的种类和范围。

高多样性的3D打印机可以适应更多种类的模型或零件的打印需求,适用于需要多样化打印的领域,如建筑设计、艺术创作、教育等。

六、售后服务
售后服务是3D打印机的重要技术标准之一,它决定了客户在使用过程中遇到问题时能否得到及时有效的解决方案。

良好的售后服务可以提高客户满意度和忠诚度,促进产品的销售和使用。

因此,在选择3D打印机时,需要考虑售后服务的质量和效率等因素。

物理学科校本课《3D打印技术》教学创新设计方案

物理学科校本课《3D打印技术》教学创新设计方案
表 1
传统制造业 医疗行业 பைடு நூலகம்文物保护 建筑设计行业 配件饰品行业
L a s e r Ta l o n Bo o t ) , 运动 品牌NI KE公司就 设计 出 了一 款 3 D打 印 的 足球 鞋 。 整 双 鞋 只 有l 5 0 多克重 。 能 提 升 足球 运 动 员 冲 刺 能 力。 ( 6 ) 其他 方面 : 美 国3 D打 印枪 支 、 3 D打 印 机 制 作钢 铁 侠 的 手 套 、 3 D打 印 笔 。 数 同学 来 说 , 这 项 技 术 是很 陌生 的 , 今 天 我 ( 7 ) 医 疗 方面 : 使用3 D 打 印 出 人的 头 骨 , 们就 通 过 本 节 课 揭 开 3 D打 印的 神 秘 面 纱 。 来 替 代患者 原 本 高达 7 5 %已受损 骨 骼 。 此 外 4 . 2 师生平等 的 交互式 教学 过程 还有3 D打 印 的 肝 脏 组 织 , 耳朵 , 骨骼, 血 管 学 生 的简 单 介 绍 : 3 D打 印 的 实 际 操 作 等 人体 器 官 。 过程到底是怎样的 , 当遇 到 包 含孔 洞 及 悬 问题思考的逐步深入 : 臂 这样 的 复 杂结 构 时 , 如 何 解决 难题 。 有 两 3 D 是 否 能 够 打 印 人体 , 教 师 视 频 展 示 位同学为大家查找准 备了两段视频 , 下面 “ 打 印人 体 视 频 ” 讨 论 其可 行 性 。 说明3 D打 给 大 家 展示 一 下 。 视频一 : 卡 通人 物打 印过 印 的 两 面 性 。 程。 学 生观 看 视 频后 讨 论 其 打 印过 程 , 并 根 你 对3 D打 印 的立 场 , 调 查学 生 的 立场 , 据 自己 的 理 解 进 行 讲 解 , 之 后 由提 供 视 频 引发 一 个 小 辩 论 。 的学生 总结用液体打印物体的方法 。 视 频 ( 1 ) 将 来 的 工业 革命 。 二: 打 印 金属 的过 程 。 学 生 观 看视 频 后 讨 论 ( 2 ) 过 于神 话 。 其打印过程, 并 根据 自己的 理 解 进行 讲 解 , ( 3 ) 新 瓶 装 旧酒 。 之 后 由提 供视 频 的 学 生 总结 用粉 末 打 印 金 这 个环 节 一 定 要 让 学 生 们 充 分 的 展 示 属 的方 法 。 自己的 思 想 , 立 场 问 题 不 存 在 答 案 的 对 与 教师的专业指导 : 错 , 鼓励大 家积极 的开 展讨论 与交流 。 比 光固化 , 光辐 射 固化 技 术 包 括 紫 外 光 、 如: 3 D打 印 的发 展 也 会遇 到 他 的 瓶颈 期 , 例 微 波、 红外光、 激 光 等 的 辐 射 固化 , 它 们 利 如材 料 的 限 制 , 如 果 将 纳 米技 术 与 3 D打 印 用 光的 波 动 性 产生 激 发 分 子 , 且波 长 越 短 , 技术结合 , 将会有 更新 的突破 和发展 。 延 穿透 能 力越 强 , 固化 效 果越 好 。 另 一种 是 电 伸 : 4 D 打 印 的思 想 已经诞 生 , 第 四 维度 指 的 子束、 x 射线 、 v射 线等 对 聚 合 物 的 辐 射 固 是 时 间。 让 打 印 出的 物 体 有 智慧 , 随 时 间推 化, 它们 是 利 用光 的 粒 子 性 , 不仅 产 生 激 发 移 自我 变 化 … … 分子, 而且还产生电离。 因此 , 这 两 类 辐 射 最后 , 通 过 本 节 课 同学 们 的 收 获 和 感 固化的机理不 同。 目前 研 究 最 多 的 也 是 紫 悟 是什 么 , 让 大 家谈 谈 自己 的 感想 学 无止 外 光 固 化 和 电子 束 固 化 这 两 种 方 式 。 境, 科 学 创 造也 是 无 止 境 的 。 希 望 同学 们 在 教 师 的拓 展 性 提 问 : 今后的学习生活 中 , 把 你 的 视 野 放 得 的 更 3 D打 印技 术 有 望 在 以 下 几个 行 业 中 得 宽 , 思 路扩 的 更 广 。 到广泛使用 : 传统制造业 、 医疗 行 业 、 文 物 保护 、 建筑设计行业 、 配件 饰 品 行业 。 在 这 5 教学 反思 些行业 中你觉得 可以如 何使用3 D打 印 技 依 据 本 节 课 的 教 学 目的 : 扩 大 学 生 的 术? 下 面 请 同学 们 大 胆 想 象 展 开 讨论 ( 见表 知 识 面 , 培 养 学 生 独 立 思 考的 能 力 , 培 养学 1 ) 。 生 的发 散 思维 , 培 养 学 生 的协 作精 神 , 锻炼 目前 3 D打 印 的 应 用 到 底 到 什 么 程 度 学 生查 阅 资料 的能 力 。 因此, 上课 前 对 学 生 了, 我 们 一 起来 看 看 。 谁 来 展 示 你 课 前 搜 集 布 置 课 前 准 备 工 作 , 要分 I : 明确具 体 。 例 到 的资 料 。 先 由 两名 学 生 展 示P P T, 之后由 如, 对3 D 打 印 的 简 介这 种 简 . 的 题 , 充个 教 师 展 示 PP T。 可 以 留给 学生 完 成 ; 而3 D打 E 1 】 的 展尔 , I 卅络 ( 1 ) 3 D 打 印 的 晚 礼 服 已经 问 世 , 还 有 鞋 资 源 丰 富 , 呵 以调 动 学 r 1 I 找剃 I 炎 子成 为 时 尚界 的 宠 儿 。 片和视频 , 制 作 PPT, , i : 腱, J , j 童¨ ( 2 ) 3 D 打 印 的食 品 : 面包 、 巧克力 、 蛋 挞 在 个 别 环节 采 用 学 , I i 的参 I 取 代 老 I J l f i 的l J f = 等。 解, 充分 调 动 学 生 的 积 极性 , 』 f : 且 使 , {

3d打印增材制造技术方案

3d打印增材制造技术方案

3D打印增材制造技术方案一、打印设备选择在实施3D打印增材制造技术方案时,首要任务是选择合适的打印设备。

根据制造需求,可以选择不同类型的3D打印机,如熔融沉积型(FDM)、光固化型(SLA)、粉末烧结型(SLS)等。

在选择打印机时,需考虑精度、打印尺寸、材料种类、生产成本等因素。

二、材料种类与性能不同的3D打印工艺需要使用特定的打印材料,如塑料、金属、陶瓷、生物材料等。

在选择材料时,需考虑其物理性能、化学特性、成本效益以及环保性。

了解材料的热膨胀系数、弹性模量、强度等性能,有助于提高打印部件的实用性。

三、模型设计软件为了将三维模型转换为打印文件,需要使用3D模型设计软件,如AutoCAD、SolidWorks、Blender等。

这些软件提供了强大的建模工具,使设计师能够创建出复杂的几何形状。

在设计过程中,还需考虑打印的可行性,确保模型具有足够的细节和精度。

四、数据处理与打印控制在打印之前,需要对3D模型数据进行处理,包括模型的修复、格式转换、切片等操作。

切片软件将三维模型切分成一系列二维层,控制打印机逐层打印。

这个过程需要精确控制打印参数,如层高、填充密度、打印速度等,以确保打印质量和效率。

五、后处理与表面处理3D打印完成后,可能需要进行后处理和表面处理。

后处理包括去除支撑结构、打磨、抛光等步骤,以提高打印部件的表面质量和机械性能。

表面处理方法包括涂装、电镀、喷涂等,可以增强部件的美观性和耐久性。

六、质量检测与评估为了确保3D打印部件的质量和可靠性,需要进行严格的质量检测与评估。

这包括尺寸检测、力学性能测试、表面粗糙度测量等。

此外,还应对打印部件的结构完整性、功能性进行评估,确保其满足设计要求和使用条件。

七、应用领域与市场需求3D打印技术在许多领域都有广泛的应用,如航空航天、汽车制造、医疗保健、建筑等。

随着技术的不断进步,3D打印在定制化生产、复杂结构制造以及创新设计等领域的需求日益增长。

了解市场需求和应用领域有助于制定更具针对性的技术方案。

多头熔融沉积成型3D打印机设计

多头熔融沉积成型3D打印机设计

多头熔融沉积成型3D打印机设计[主题和立意]:本文将介绍多头熔融沉积成型3D打印机的设计,重点探讨其工作原理、特点和优化方向,旨在为3D打印技术的发展和应用提供新的思路和方案。

[逻辑思路]:本文将从以下几个方面展开讨论:多头熔融沉积成型3D打印机的概述:首先简要介绍多头熔融沉积成型3D打印机的概念和起源,以及其在3D打印领域中的应用和优势。

多头熔融沉积成型3D打印机的工作原理:详细介绍多头熔融沉积成型3D打印机的工作原理和主要组成部分,包括喷头、送料机构、加热装置和控制系统等。

多头熔融沉积成型3D打印机的特点:阐述多头熔融沉积成型3D打印机的特点,包括高效率、多样化、灵活性和环保性等方面,同时对比其与传统3D打印技术的优势。

多头熔融沉积成型3D打印机的优化方向:分析多头熔融沉积成型3D 打印机的不足之处,并探讨其优化方向和未来发展趋势,包括提高精度、增加稳定性、降低成本和拓展应用领域等。

总结多头熔融沉积成型3D打印机的设计思路和优化方向,强调其在3D打印技术中的重要地位和未来发展潜力。

引言:介绍多头熔融沉积成型3D打印机的概念和起源,引出其特点和优势。

工作原理:详细介绍多头熔融沉积成型3D打印机的工作原理和主要组成部分。

特点:阐述多头熔融沉积成型3D打印机的特点,进行优势对比。

优化方向:分析多头熔融沉积成型3D打印机的不足之处,探讨优化方向和未来发展趋势。

总结多头熔融沉积成型3D打印机的设计思路和优化方向,强调其重要性和潜力。

[语言创作]:在创作文章时,需要按照上述逻辑思路和框架,使用准确、规范的语言进行表达,同时注重以下几点:用词准确:使用专业术语和准确的词汇,避免歧义和误解。

语言简练:文章应简洁明了,避免冗长和复杂的句子,以便读者快速了解多头熔融沉积成型3D打印机的设计思路和优化方向。

条理清晰:按照引言、正文和结论等部分组织文章内容,使文章结构清晰易懂。

图表辅助:适当的图表可以直观地展示多头熔融沉积成型3D打印机的结构和工作原理,提高读者的理解能力。

3D打印技术应用施工方案

3D打印技术应用施工方案

3D打印技术应用施工方案一、前言二、3D 打印技术概述3D 打印技术,又称为增材制造技术,是一种基于数字模型文件,通过逐层堆积材料来构建物体的制造方法。

其工作原理类似于打印机,只不过打印材料不是纸张和墨水,而是各种塑料、金属、陶瓷等材料。

与传统制造方法相比,3D 打印技术具有以下优点:1、可以制造出复杂的形状和结构,不受传统加工工艺的限制。

2、减少材料浪费,提高材料利用率。

3、能够快速制造出原型和产品,缩短研发周期和生产时间。

三、施工中应用 3D 打印技术的优势1、个性化定制在施工中,可以根据具体项目的需求和特点,定制各种独特的建筑构件和装饰部件,满足不同客户的个性化要求。

2、提高施工效率通过 3D 打印技术,可以在施工现场直接打印出所需的构件,减少了运输和组装的时间,大大提高了施工效率。

3、降低成本由于减少了材料浪费和人工成本,同时提高了施工效率,因此能够有效地降低总体施工成本。

4、提高建筑质量3D 打印技术能够实现更精确的制造,提高构件的精度和质量,从而提升建筑的整体质量。

四、3D 打印技术在施工中的应用场景1、建筑构件打印可以打印出墙体、楼板、梁柱等主要建筑构件,这些构件可以在工厂预先打印好,然后运输到施工现场进行组装。

2、装饰部件打印打印出各种精美的装饰线条、雕塑、壁画等,为建筑增添艺术感和独特性。

3、临时设施打印如施工现场的临时办公室、宿舍、卫生间等,能够快速搭建,满足施工过程中的临时需求。

4、修复和加固对于受损的建筑结构,可以通过 3D 打印技术进行修复和加固,提高建筑的安全性和耐久性。

五、施工前的准备工作1、项目规划明确 3D 打印技术在项目中的应用范围和目标,制定详细的施工计划和时间表。

2、设计图纸根据项目需求,设计出适合3D 打印的建筑构件和装饰部件的图纸,并进行优化和验证。

3、材料选择根据打印构件的性能要求和使用环境,选择合适的打印材料,如混凝土、塑料、金属等。

4、设备选型根据项目规模和打印要求,选择合适的 3D 打印设备,包括打印机的类型、尺寸、精度等。

3D打印机的技术要求

3D打印机的技术要求

3D打印机的技术要求3D打印机的技术要求随着科技的进步,3D打印技术越来越受到关注和应用,成为现代制造业的一个重要组成部分。

3D打印技术是一种将虚拟设计转化为实体对象的革命性技术,可以快速、灵活、精准地制造出各种物品。

为了确保3D打印机的性能和质量,对其技术要求是非常重要的。

下面就是一些3D打印机的技术要求。

首先,3D打印机的技术要求之一是精度。

要求3D打印机能够精确地按照设计要求进行打印,保证物品的精准度和尺寸的准确性。

在精度方面,主要考虑的是打印精度、分辨率和重复性。

打印精度是指能够实现的最小尺寸,分辨率是指能够实现的最小细节,而重复性则是指能够重复打印同样精确的物品。

其次,3D打印机的技术要求还包括速度和效率。

一个高效的3D打印机需要能够在短时间内完成打印任务,提高生产效率。

这要求打印机的打印速度较快,但同时也不能影响打印质量和精度。

在提高打印速度的同时,还要注意打印机的耗材效率,尽可能减少浪费的材料。

再次,3D打印机的技术要求还包括可靠性和稳定性。

打印机需要能够长时间、稳定地工作,不易出故障。

这要求打印机的零部件和传动系统具有较高的质量和可靠性,能够长时间运转而不出现问题。

另外,打印机的控制系统和软件也需要稳定可靠,能够支持各种不同的打印任务。

此外,3D打印机的技术要求还包括可操作性和易用性。

打印机需要具备简单的操作界面和用户友好的软件,使得用户能够轻松上手,并能够实现自定义设计。

此外,打印机还应该能够支持各种不同的打印材料和颜色,并且能够自动检测和调整打印参数,以适应不同的打印需求。

最后,3D打印机的技术要求还包括安全性。

打印机需要具备一定的安全保护措施,以防止意外事故的发生。

例如,打印机应该具备过热保护功能、断电保护功能等,以确保用户和打印机的安全,避免人身伤害和财产损失。

总之,3D打印机的技术要求是多方面的,包括精度、速度、效率、可靠性、稳定性、可操作性、易用性和安全性等多个方面。

3d打印机设计方案

3d打印机设计方案

3d打印机设计方案一、设计背景随着科技的发展和应用需求的增加,3D打印技术逐渐受到广泛关注和应用。

为了满足市场需求,我们设计了一款全新的3D打印机,旨在提供高效、稳定、精准的打印服务。

二、技术原理我们的3D打印机采用了先进的光固化技术,结合了高精度的定位系统和精密的打印喷头,实现了快速而准确的打印。

具体的工作原理如下:1. 光固化技术:我们的打印机利用紫外线光源对特殊光敏树脂进行瞬间固化,实现逐层打印的过程。

通过在每一层打印之前,将树脂逐层涂覆到打印平台上,并使用紫外线光源照射,使树脂在光线的作用下固化。

这种技术能够实现高精度的打印,并且打印速度较快。

2. 定位系统:我们的打印机采用了精准的定位系统,保证3D模型在打印过程中的准确位置。

通过使用高精度的传感器和稳定的控制系统,我们能够实现零误差的打印定位,确保打印的每一个细节都精准到位。

3. 打印喷头:我们的打印机配备了高精度的打印喷头,能够根据不同的需要进行自动调整。

喷头具有多个喷孔,可以同时进行多项工作,提高打印效率。

此外,喷头具有一定的移动能力,可以根据需求进行精确定位,确保打印的过程平稳而准确。

三、设计特点我们的3D打印机具有以下特点:1. 高效:采用先进的光固化技术,打印速度快,效率高。

省去了传统3D打印所需的层层堆积,大大缩短了打印时间。

2. 稳定:精准的定位系统和稳定的控制系统,保证打印过程平稳无误。

能够处理复杂的打印任务,同时兼顾精度和速度。

3. 精准:高精度的打印喷头和定位系统,能够实现细节精准到位的打印。

打印出来的模型具有良好的表面质量和精细度。

4. 易操作:我们的打印机采用了简洁的用户界面,操作简单方便。

用户只需要按照提示进行操作,即可快速完成打印任务。

5. 可定制化:我们的3D打印机支持多种材料打印,用户可以根据需要选择适合的材料进行打印。

同时,我们也提供了丰富的打印模板和模型库,用户可以根据自己的需求选择合适的模型进行打印。

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三维打印机的研究与设计技术方案维修中心二零一九年六月一、国内外在该方面的研究现状分析及研究的目的意义1、现状及研究意义:3D打印快速成型技术实质是“快速成型技术”,也被称为“增量技术”、“增材技术”,是传统制造技术与新材料的完美结合,并且将带动工业设计、新材料、精益制造等多个领域颠覆性的改变。

3D打印技术作为目前最具有生命力的快速成型技术之一,用于家用电器、办公室用品、建筑模型、医学模型等领域的新产品开发,已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造,在国外,3D打印机已经商品化。

作为一种经济型快速成型技术,综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识,让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者,第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型,便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。

它具有成本低、系统可靠性高,设备体积小、噪声小、成型速度快、产品材料与颜色可多样化等优点,与传统技术相比,三维打印技术还拥有如下优势:通过摒弃生产线而降低了成本;大幅减少了材料浪费。

具有巨大的应用潜能和广阔的市场前景。

当下,我国的3D打印技术还处于起步阶段,3D打印技术基本由大学和一些小企业在做研究,尚未有成品出现,在软件和材料方面相对落后,但是,就在2012年10月17日,中国3D打印技术产业联盟已经成立,这就意味着中国开始越来越重视该技术。

因此,开展三维打印快速成型机控制系统的研发,具有重要的现实意义。

本课题通过对该机械系统的研究,探索并深入了解电机,传感器及反馈系统,达到加深对课内知识的理解的目的,并利用控制理论实现了3维定位和实现打印功能,给出初步设计方案。

2、基本原理:每一层的打印过程分为两步,首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水,胶水液滴本身很小,且不易扩散。

然后是喷洒一层均匀的粉末,粉末遇到胶水会迅速固化黏结,而没有胶水的区域仍保持松散状态。

这样在一层胶水一层粉末的交替下,实体模型将会被“打印”成型,打印完毕后只要扫除松散的粉末即可得到模型,而剩余粉末还可循环利用。

二、任务分析1、确定实现系统功能:设计一个3D打印机,可以实现用热能加热熔融材料,并从喷头喷出,逐层堆积出模型。

由3D打印机的基本原理我们分析其功能需求大致有:分层软件、叠加粘贴、输入图形、定位监测等。

3D打印与2D打印相同之处在于,其都是采用逐渐扫描,扫描完毕再输出的设备。

2、性能指标:(1).温度范围:储存温度:0-32℃工作温度:15-32℃(2).工作空间速度尺寸(cm)最大工作长(宽)度30最大工作高度38(3)打印速度精度:定位精度:x、y轴0.011mm,z轴0.0025mm打印速度:4s/层每层厚度:0.18mm喷嘴直径:0.4mm 运动轴速度:40mm/s三、技术实现方案1.结构设计:主要分为三大部分,一为电机控制位移系统,二为传感反馈系统,三为电源系统。

电机控制分为驱动喷头和控制位移两大部分。

传感反馈分为位置传感器、温湿度传感和压力传感器。

机械结构X轴机构选用导轨-同步齿形带机构;Y轴机构选用光杠-同步齿形带机构;Z轴机构选用两副光杠-丝杠机构;铺粉辊机构选用导轨-同步齿形带机构。

2.控制系统在经济型数控机床中,普遍采用步进电机作为伺服驱动部件。

步进电机将电脉冲信号转换成角位移,驱动执行机构按一定的规律运动。

高精度的位置控制常采用全闭环控制。

然而全闭环位置控制不仅需要高精度的位置检测装置,而且控制系统结构包含非线性环节导致控制系统模型复杂化,影响系统的稳定性和快速性。

1.选择电机:电动机型式、电压与转速的选择(1)根据电机启动频率,有无调速要求选择是使用直流电动机或交流电动机;(2)选择电动机额定电压的大小;(3)根据转速要求及传动设备的质量选取它的额定转速与转矩;(4)由生产机械所需要的功率大小来决定电动机的额定功率(容量)。

综合以上方面考虑,最后选择与要求相符的电动机。

b.几种电机的参数性能比较:我们主要对比了步进电机和伺服电机的性能参数:1、控制精度不同。

步进电机的相数和拍数越多,它的精确度就越高,伺服电机取块于自带的编码器,编码器的刻度越多,精度就越高。

2、控制方式不同;一个是开环控制,一个是闭环控制。

3、低频特性不同;步进电机在低速时易出现低频振动现象,当它工作在低速时一般采用阻尼技术或细分技术来克服低频振动现象,伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。

交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点便于系统调整。

4、矩频特性不同;步进电机的输出力矩会随转速升高而下降,交流伺服电机为恒力矩输出。

5、过载能力不同;步进电机一般不具有过载能力,而交流电机具有较强的过载能力。

6、运行性能不同;步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲现象,交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

7、速度响应性能不同;步进电机从静止加速到工作转速需要上百毫秒,而交流伺服系统的加速性能较好,一般只需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

从性能角度出发,通过以下几方面的考虑我们选择使用方案一的步进电机:1. 将电脉冲信号转变为角位移或线位移,在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度;2.可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;3.同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的;4.可以精确地到达目标位置,精度相比直流无刷电机更加高,开环便于控制;5.使用细分功率放大器并使用高输入信号频率可基本消除共振现象。

综上所述,步进电机不需要反馈信号,就可以对系统的位置、速度输出直接控制,而且价格较为便宜,虽然打印速度不快,而我们所做的3D打印机并不要求高速运转,所以选用步进电机作为驱动装置。

使用步进电机,步进电机的最大优点就是可以将电脉冲信号转变为角位移或线位移,在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。

这个优点正满足我们所设计的电机的要求,虽然步进电机存在‘失步’以及自身振荡等缺点,但是由于他无位置误差积累的优点,使它在控制各轴运动定位时能够避免产生较大的误差,从而可以精确地到达目标位置,精度相比其他种类电机更加高,开环便于控制。

而且,在此选择使用细分功放并使用高输入信号频率可有效降低共振现象。

因控制器具有采样周期的时间限制,当升速率较高时步进电机的转速容易穿越开关线,形成极限环,造成系统振荡,无法正常工作。

针对上述情况步进电机快速准确定位系统控制器的设计,步进电机快速准确定位系统的结构框图,由位置补偿表、位置控制器、升降速控制器、信号转换器、转速及位置检测器和转速反馈及失步检测器等功能模块组成。

上位机向步进电机定位系统下达位置指令X0 控制器根据起始位置、目标位置和转向查找位置补偿表得到补偿位置∆X,形成实际位置指令Xs,进而得到位置偏差e,位置控制器根据偏差e和步进电机当前转速nf发出转速指令ns,再由升降速控制器按照一定的规律计算出当前步进电机的转速n,之后由信号转换器解析为转向信号dir和脉冲信号cp,控制步进电机的转速和转向,使步进电机以一定规律的速度到达指令位置X0。

当系统到达指令位置X0时,位置控制器必须使步进电机的转速降为可停车转速,从而达到快速准确定位控制的要求。

3D打印机在功能上与2D不同的即为增加了一个维度上的控制。

对于如何增加z轴的控制,我们做了如下分析:一种方案为,采取喷嘴直接喷热固性塑料在加热底板上,在喷嘴处有一电机控制喷嘴高度,高度一点一点增加,即可慢慢打印出想要的样品。

另一种方案为,采用原料与黏胶分别放置的办法,采用滚桶将原料槽升起所供应的原料颗粒推至加工平面,然后采用喷嘴直接喷洒黏胶在所需面积上,每加工完一层,加工平面即下降一层的高度以容纳下一层,直至样品打印结束。

另外结构上,我们还参考借鉴已经成型的Delta Robot的工作方式(如图1),使用如下的三纵轴3D打印机结构。

该打印机与传统3D打印机有所不同,关键在于对打印点的定位方式。

传统的3D打印机采用自然坐标系的坐标轴定义,在X,Y,Z三个维度上都采用螺杆丝杠传动,用电机带动丝杠从而对喷头进行控制与定位。

而Rostock MAX采用的是三倾斜杆与喷头的二自由度连接,通过控制三个倾斜杆顶端的滑块移动来实现对喷头在工作区域的定位。

在第一种中,x,y,z轴均在喷嘴处控制,而第二种中对于喷嘴而言,加工平面高度是不变的,由加工平面下的电机来不断调整z轴的高度。

第一种的优势在于,想法简单,结构简单。

但其缺点在于,如要打印空腔型的物体(譬如收口很小的高脚杯)则无法打印。

而第二种可以打印出空腔型物体。

由于第二种可以采用颗粒支撑内部所以可以实现。

并且第二种的废料不存在浪费,完全可以继续装填回原料槽,也符合了环保的理念。

我们选择了第二种方案。

执行元件包括步进电机、喷胶喷头和加热器。

工作流程先建立预加工的计算机三维实体模型, 结合CAD、CAM将其以彩色STL、ply、w rl 等数据格式存储, 之后采用彩色三维模型切片软件对该彩色三维模型进行切片分层, 得到一系列具有色彩信息的二维切片, 再进行切片光栅图像处理RIP分析, 获得每层的加工信息。

然后进行以下步骤:1、采集粉末原料;2、将粉末铺平到打印区域;3、打印机喷头在模型横截面定位, 喷豁结剂;4、送粉活塞上升一层, 实体模型下降一层以继续打印;5、重复上述过程直至模型打印完毕三维打印法采用了与喷墨打印机类似的技术, 首先铺粉机构在加工平台上精确地铺上一薄层粉末材料, 喷头在每一层铺好的粉末材料上有选择地喷射粘合剂, 喷有粘合剂的地方材料被粘结在一起, 其它地方仍为粉末。

做完一层,加工平台自动下降一个截面层的高度, 储料桶上升一个截面层的高度, 滚桶由升高了的储料桶上方把粉末推至工作平台, 并把粉末推平, 再喷粘结剂, 如此循环直到把一个零件的所有层打印完毕,然后把未固化的粉末清理掉,最后进行烧结, 即可得到一个三维实物原型。

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