選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)是國內(nèi)外增材制造(AM)技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向之一,與其他增材制造技術(shù)相比SLS技術(shù)在復(fù)雜零件的加工上優(yōu)勢更加明顯。但SLS技術(shù)的應(yīng)用仍被局限于工業(yè)領(lǐng)域,缺少面向非工業(yè)應(yīng)用的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品。本文針對(duì)現(xiàn)有激光燒結(jié)設(shè)備成本高、體積大、操作不便等不足,從降低設(shè)備成本和提高操作便捷性的角度出發(fā),設(shè)計(jì)一種以Arduino單片機(jī)為控制核心的消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī),詳細(xì)敘述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì),并對(duì)預(yù)熱裝置進(jìn)行分析,對(duì)控制系統(tǒng)算法進(jìn)行研究及程序設(shè)計(jì)。本文首先對(duì)消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作出相應(yīng)的概括,分析現(xiàn)有消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)存在的問題,確定本文研究目的及研究內(nèi)容。根據(jù)SLS的工藝要求并參考工業(yè)級(jí)設(shè)備確定消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)的功能。本著低成本的設(shè)計(jì)思路對(duì)重要零部件的參數(shù)和原理進(jìn)行對(duì)比分析,選取激光掃描方式為光路飛行,激光光源為40W功率CO2激光器。研究了鋪粉質(zhì)量對(duì)燒結(jié)精度的影響,在粉箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入可以提高操作便捷性的模塊化粉箱設(shè)計(jì)。對(duì)消費(fèi)級(jí)3D打印機(jī)的預(yù)熱裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。分析預(yù)熱對(duì)成型件質(zhì)量的影響,研究粉床表面的溫度場均勻性,得出了預(yù)熱裝置合理的安裝布局,并通過實(shí)驗(yàn)...

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
        1.1.1 課題背景及激光燒結(jié)的特點(diǎn)
        1.1.2 課題意義
    1.2 消費(fèi)級(jí)激光3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀
    1.3 研究目的和內(nèi)容
2 消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
        2.1.1 消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)系統(tǒng)的功能及組成
        2.1.2 消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)工作過程
    2.2 激光器與激光掃描系統(tǒng)
        2.2.1 激光器的選擇
        2.2.2 光學(xué)掃描方式
    2.3 模塊化粉箱系統(tǒng)的研發(fā)
        2.3.1 鋪粉對(duì)燒結(jié)質(zhì)量的影響研究
        2.3.2 鋪粉裝置及粉箱設(shè)計(jì)
    2.4 預(yù)熱裝置設(shè)計(jì)
        2.4.1 預(yù)熱裝置的意義
        2.4.2 預(yù)熱裝置的設(shè)計(jì)
        2.4.3 粉床溫度場的影響因素研究
        2.4.4 預(yù)熱裝置安裝高度的選取
    2.5 本章小結(jié)
3 消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 硬件需求分析及總體方案設(shè)計(jì)
        3.1.1 基本功能需求
        3.1.2 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
        3.1.3 控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)
    3.2 拓展板電路設(shè)計(jì)
        3.2.1 拓展板功能需求
        3.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
        3.2.3 電源電路
        3.2.4 限位開關(guān)電路
        3.2.5 EEPROM及I2C電路
        3.2.6 拓展板的制作
    3.3 人機(jī)交互模塊
        3.3.1 人機(jī)交互模塊硬件配置
        3.3.2 人機(jī)交互界面的任務(wù)
    3.4 本章小結(jié)
4 消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 軟件編譯環(huán)境確定
    4.2 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
        4.2.1 主程序的任務(wù)
        4.2.2 主程序控制流程
    4.3 運(yùn)動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)
        4.3.1 定時(shí)器實(shí)現(xiàn)中斷控制和速度設(shè)置
        4.3.2 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的Bresenham算法
        4.3.3 運(yùn)動(dòng)速度控制
    4.4 粉床溫度控制程序設(shè)計(jì)
        4.4.1 粉床溫度閉環(huán)控制原理
        4.4.2 粉床溫度控制流程
    4.5 本章小結(jié)
5 消費(fèi)級(jí)激光3D打印機(jī)打印工藝研究
    5.1 工藝實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料的選擇
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)步驟
    5.2 工藝參數(shù)的選擇及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.2.1 工藝參數(shù)的選取
        5.2.2 試樣的設(shè)計(jì)
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號(hào)：3819769