【摘要】：3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù),在創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。FDM(熔融沉積成型技術(shù))的3D打印機(jī),集成打印材料多、精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn),多用于產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)中。本文從FDM技術(shù)特點(diǎn)出發(fā),設(shè)計(jì)了一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng),完成3D打印機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā),并對(duì)影響3D打印機(jī)精度和打印質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)的控制方法進(jìn)行研究。首先,以微處理器Atmega2560為核心,完成了控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)的硬件電路主要包括微控制器最小系統(tǒng)電路、三軸電機(jī)和擠出機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、擠出頭和熱床溫度測(cè)控電路、人機(jī)接口電路、USB通信電路和SD卡電路,采用C語(yǔ)言完成了控制系統(tǒng)的軟件的開發(fā)。其次,采用16脈沖細(xì)分驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)和梯形曲線算法對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行升降速控制,通過(guò)兩軸聯(lián)動(dòng)控制算法對(duì)X、Y軸兩個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,提高3D打印的打印精度和穩(wěn)定性。采用PID控制算法對(duì)擠出頭和熱床進(jìn)行恒溫控制,提高3D打印質(zhì)量。最后,搭建了3D打印機(jī)測(cè)試平臺(tái),對(duì)三維建模軟件建立的產(chǎn)品原型進(jìn)行打印,并對(duì)3D打印機(jī)的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,擠出機(jī)與熱床的溫度分別控制在200℃和60℃,精度為±1℃,滿足PLA材料對(duì)溫度的要求;3D打印速度的最大相對(duì)誤差小于0.02%,打印精度為0.1mm。系統(tǒng)運(yùn)行可靠、打印精度較高,打印質(zhì)量較好,滿足所提出的設(shè)計(jì)指標(biāo),驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性。
【圖文】：

型（FDM）的原理是：加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控信息，作平面運(yùn)動(dòng)。熱塑性絲材由供絲機(jī)構(gòu)送成半液態(tài)，，然后被擠壓出來(lái)，有選擇性地涂覆層薄片輪廓。一層截面成形完成后，工作臺(tái)下覆，如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品零件[33]。用較廣的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)為成型精度高、模型硬印原理如圖 1-1 所示。

圖 1-2 SLA3D 打印原理Fig.1-2 The principle of SLA 3D printer激光燒結(jié)技術(shù)（SLS）原理是通過(guò)燒結(jié)金屬粉末，的�，F(xiàn)在市場(chǎng)上比較流行的燒結(jié)熱源有激光束的方)的方式[35, 36]。通過(guò)激光的照射或電子光束照射特定層地在粉末床上燒結(jié)而形成實(shí)體需要的零件。SLS 優(yōu)勢(shì)，尼龍、樹脂裹覆砂、ABS、金屬和聚碳酸脂結(jié)的材料[37]，SLS 3D 打印原理如圖 1-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP334.8

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王曉亮;;3D打印機(jī)加熱系統(tǒng)的PID控制[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2017年10期

2 孫玲;李憲;;3D打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];科技與創(chuàng)新;2017年04期

3 李軒;莫紅;李雙雙;王飛躍;;3D打印技術(shù)過(guò)程控制問(wèn)題研究進(jìn)展[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2016年07期

4 李勝男;熊華平;陳冰清;李能;李萬(wàn)青;;激光3D打印方法制備Nb/SiC體系梯度材料的微觀組織及反應(yīng)機(jī)理[J];焊接學(xué)報(bào);2016年02期

5 李永明;鄭金晶;;3D打印中CAD文件的定性與復(fù)制問(wèn)題研究[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(人文社會(huì)科學(xué)版);2016年02期

6 張學(xué)軍;唐思熠;肇恒躍;郭紹慶;李能;孫兵兵;陳冰清;;3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)[J];材料工程;2016年02期

7 柳建;雷爭(zhēng)軍;顧海清;李林岐;;3D打印行業(yè)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2015年03期

8 楊海成;;我國(guó)3D打印制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展分析[J];改革與開放;2014年15期

9 孫智強(qiáng);;我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J];江蘇科技信息;2014年06期

10 李小麗;馬劍雄;李萍;陳琪;周偉民;;3D打印技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)[J];自動(dòng)化儀表;2014年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 王龍;基于熔融沉積技術(shù)的金屬3D打印機(jī)研制[D];南京郵電大學(xué);2016年

2 李秋實(shí);3D打印控制方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];湖北工業(yè)大學(xué);2016年

3 田明海;3D打印機(jī)等層厚切片算法研究及軟件實(shí)現(xiàn)[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2016年

4 李德振;基于ARM的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 余亮;基于ARM的桌面型3D打印機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)[D];湖南科技大學(xué);2014年

6 王柏通;3D打印噴頭的溫度分析及控制策略研究[D];湖南師范大學(xué);2014年

7 陳亞萍;FDM溫度控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2007年

8 羅晉;熔融沉積成型控制系統(tǒng)的研究[D];華中科技大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2548785