本文關鍵詞：顆粒式進料生物3D打印的線寬檢測與控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：組織工程和生物制造技術的發(fā)展為人類修復自身受損組織提供了一種新的潛在方法。將生物支架制作成目標器官或組織的形狀，并通過組織工程技術在支架上進行細胞培養(yǎng)，形成目標組織。生物支架的形狀結構復雜，普通的制做方法很難實現(xiàn)支架的功能性。而快速成形技術的崛起則很好的解決了這個問題。 快速成形技術中的熔融沉積技術為制備生物支架方面帶來了極大的便利性。對支架進行三維建模，利用高分子生物材料作為制備支架的原材料，根據(jù)支架的用途和材料的屬性，在高溫或者低溫的條件下進行支架的制作，使獲得的支架擁有最佳的生物構造。 目前熔融沉積快速成形技術的進料方式主要為絲進式。這種進料方式需要將原材料進行二次加工，變成粗細均勻的絲狀，不僅效率不高，，而且在加工過程中造成材料浪費。為了充分利用不同形狀的材料，在絲進噴頭的基礎上，本課題組聯(lián)合清華大學開發(fā)了顆粒式進料噴頭的熔融沉積原型實驗機。本文在原型機的基礎上繼續(xù)進行研究。通過對噴頭機構中送料裝置和進料裝置的實驗改進，增強了顆粒進料穩(wěn)定性，間接提高了模型的成型速度。另外，在對工作臺的運動原理進行分析后，得出了當前熔融沉積技術精度不高幾個原因，并通過噴頭移動速度和臺面絲寬的測量實驗來進行驗證。噴頭出絲速度無法隨著噴頭掃描速度的改變而改變，是影響臺面絲寬在不同情況下精度不同的重要因素，甚至會破壞支架的成型。因此，對立體三軸機械結構充分研究后，本文提出了一種通過檢測噴頭掃描速度進而實時改變噴頭擠出速度的智能控制方法，在出絲過程中形成了一種半閉環(huán)的控制。利用光電編碼器對噴頭掃描速度的動力絲杠進行速度測量，將測量后的信號傳輸給單片機進行信號處理，決定是否需要向控制擠出速度的步進電機驅動器輸出變速信號。在對實驗機改造后，獲得了良好的初步成果。經過實驗擠出速度實現(xiàn)了實時變速，輪廓曲線部分的絲寬更加接近于內部填充材料的絲寬，也可以理解為不同路徑下的線寬差變小。
【關鍵詞】：生物支架 熔融沉積 顆粒進料 掃描速度 擠出速度 噴頭運動原理
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318;TP391.73
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題背景及意義10
• 1.2 國內外生物支架的研究10-11
• 1.3 快速成形技術11-16
• 1.3.1 快速成形技術背景11-14
• 1.3.2 快速成形技術原理14-16
• 1.3.3 快速成形技術的應用16
• 1.4 論文的研究背景和內容16
• 1.4.1 研究背景16
• 1.4.2 論文的主要研究內容16
• 1.5 本章小結16-18
• 第2章 熔融沉積成形技術18-24
• 2.1 FDM 在生物支架制備中的重要性18
• 2.2 熔融沉積基本工作狀況18-19
• 2.3 FDM 成形精度影響分析19-23
• 2.3.1 模型設計及分層處理過程中的精度誤差20-22
• 2.3.2 FDM 比較常用的掃描路徑方式22-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第3章 熔融沉積執(zhí)行機構分析與改進實驗24-43
• 3.1 噴頭結構25-34
• 3.1.1 送料勺的分析及改進實驗26-32
• 3.1.2 進料槽的改進實驗32-34
• 3.2 噴頭運動過程中的誤差分析34-41
• 3.2.1 運動控制系統(tǒng)的運行分析35-36
• 3.2.2 伺服電機的運行分析36-41
• 3.3 絲寬誤差原因分析41-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第4章 步進電機速度與線寬關系實驗43-50
• 4.1 螺桿擠出噴頭特性分析43-47
• 4.2 巴拉斯效應47-48
• 4.3 不同擠出電機工作頻率下輪廓線寬的直徑48-49
• 4.4 本章小結49-50
• 第5章 基于光電編碼器的工作臺反饋控制方案50-63
• 5.1 開環(huán)與閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)50-53
• 5.2 硬件組成部分53-57
• 5.2.1 光電編碼器的選擇53-55
• 5.2.2 聯(lián)軸器的選擇55-56
• 5.2.3 單片機的選擇56-57
• 5.3 軟件設計部分57-60
• 5.3.1 程序流程圖57-58
• 5.3.2 編譯工具58-60
• 5.3.3 代碼實現(xiàn)60
• 5.4 實驗結果60-62
• 5.5 本章小結62-63
• 第6章 總結與展望63-64
• 6.1 總結63
• 6.2 展望63-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-69
• 附錄69-74
• 程序代碼69-74
• 作者在讀期間發(fā)表的學術論文及參加的科研項目74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關鍵詞：顆粒式進料生物3D打印的線寬檢測與控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：294544