3D打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 3D打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考,不當(dāng)之處,請聯(lián)系改正。 Harbin

2、Institute of Technology 課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱:自動(dòng)控制元件及線路 設(shè)計(jì)題目: 3D 打印機(jī)的研究與設(shè)計(jì)方案 院系: 航天學(xué)院自動(dòng)化 班級: 1104104 設(shè)計(jì)者: 學(xué)號: 指導(dǎo)教師 : 設(shè)計(jì)時(shí)間: 10.15--12.22 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2 2020 年 4

3、月 19 日 文檔僅供參考,不當(dāng)之處,請聯(lián)系改正。 摘 要 本次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過對 2D 打印機(jī)的了解和對電機(jī)傳感器的認(rèn)識,經(jīng)過類比和分析來初步設(shè)計(jì) 3D 打印機(jī)。本文主要內(nèi)容為電機(jī)類型, 型號選擇及參數(shù)的測算,而且應(yīng)用了 PWM 控制等數(shù)字信號在電 機(jī)控制中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。比較了不同種類傳感器的優(yōu)劣,選出了對比 優(yōu)化方案及元件。利用控制理論實(shí)現(xiàn)了 3 維定位和實(shí)現(xiàn)打印功 能,給出初步設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī)、傳感器、 3D、定位控制系統(tǒng)、數(shù)字信號處理

4、 器 3 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考,不當(dāng)之處,請聯(lián)系改正。 一、國內(nèi)外在該方面的研究現(xiàn)狀分析及研究的目的意義 1、現(xiàn)狀及研究意義: 3D 打印快速成型技術(shù)實(shí)質(zhì)是“快速成型 技術(shù)”,也被稱為“增量技術(shù)”、“增材技術(shù)”,是傳統(tǒng)制造技 術(shù)與新材料的完美結(jié)合,而且將帶動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)、新材料、精益制

5、 造等多個(gè)領(lǐng)域顛覆性的改變。 3D 打印技術(shù)作為當(dāng)前最具有生命力 的快速成型技術(shù)之一,適用于家用電器、辦公室用品、建筑模 型、醫(yī)學(xué)模型等領(lǐng)域的新產(chǎn)品開發(fā),已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空航天等 軍事領(lǐng)域和大型復(fù)雜構(gòu)件的一次成型制造,在國外, 3D 打印機(jī)已 經(jīng)商品化。作為一種經(jīng)濟(jì)型快速成型技術(shù),綜合應(yīng)用了 CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù) ,光化學(xué)以及材料科學(xué)等緒多方面的技術(shù)和知識, 讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療用品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的設(shè)計(jì) 者,第一時(shí)間方便輕松的獲得全彩色實(shí)物模型,便于重新修定 CAD 設(shè)計(jì)模型 ,從而

6、節(jié)省了為錯(cuò)誤設(shè)計(jì)制造工藝裝備的費(fèi)用 ,并節(jié)省 了研制時(shí)間。它具有成本低、系統(tǒng)可靠性高,設(shè)備體積小、噪聲 小、成型速度快、產(chǎn)品材料與顏色可多樣化等優(yōu)點(diǎn),與傳統(tǒng)技術(shù) 相比,三維打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢:經(jīng)過摒棄生產(chǎn)線而降低了 成本;大幅減少了材料浪費(fèi)。具有巨大的應(yīng)用潛能和廣闊的市場 前景。 當(dāng)下,中國的 3D 打印技術(shù)還處于起步階段, 3D 打印技術(shù) 基本由大學(xué)和一些小企業(yè)在做研究,尚未有成品出現(xiàn),在軟件和 材料方面相對落后,可是,就在 10 月 17 日,中國 3D 打印技術(shù) 4 2020 年 4

7、月 19 日 文檔僅供參考,不當(dāng)之處,請聯(lián)系改正。 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)成立,這就意味著中國開始越來越重視該技術(shù)。因 此,開展三維打印快速成型機(jī)控制系統(tǒng)的研發(fā),具有重要的現(xiàn)實(shí) 意義。本課題經(jīng)過對該機(jī)械系統(tǒng)的研究,探索并深入了解電機(jī), 傳感器及反饋系統(tǒng),達(dá)到加深對課內(nèi)知識的理解的目的,并利用 控制理論實(shí)現(xiàn)了 3 維定位和實(shí)現(xiàn)打印功能,給出初步設(shè)計(jì)方案。 。 2、基本原理:每一層的打印過程分為兩步,首先在需要成型的 區(qū)域噴灑一層特殊膠水,膠水液滴本身很小,且不易擴(kuò)散。然后 是噴灑一層

8、均勻的粉末,粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié),而沒有 膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替 下,實(shí)體模型將會被 “打印 ”成型,打印完畢后只要掃除松散的粉 末即可得到模型,而剩余粉末還可循環(huán)利用。 二、任務(wù)分析 1、確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能:設(shè)計(jì)一個(gè) 3D 打印機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)用熱 能加熱熔融材料,并從噴頭噴出,逐層堆積出模型。 由  3D  打印機(jī)的基本原理我們分析其功能需求大致有  :分層軟 件、疊加粘貼、輸入圖形、定位監(jiān)測等。  3D  打印與  2D  打印相同 之處在于,其都是采用逐漸掃描,掃描完畢再輸出的設(shè)備。 2、性能指標(biāo): ( 1).溫度范圍: 儲存溫度: 0-32℃ 5 2020 年 4 月 19 日

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