3D打印机毕业设计.docx

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3D打印机毕业设计

山东农业大学

毕业论文

题目：

3D打印机设计

学院机电学院

专业班级电气五班届次2014届学生姓名姜云飞学号20100776

指导教师宋洪军

二O一四年五月十二日

摘要Ⅰ

AbstractⅡ

引言2

1绪论2

1.1国内外3D打印机的研究现状2

1.1.1国外3D打印机的研究现状2

1.1.2国内3D打印机的研究现状3

1.23D打印机的发展趋势3

1.2.13D打印产业的未来发展前景3

1.2.23D打印技术未来发展的主要趋势4

1.33D打印机的工作原理及特点4

1.4发展创新与突破6

2总体方案及结构设计7

2.1引言7

2.2总体框架的设计8

2.3温度控制回路的设计8

2.4XYZ三方向控制电机的设计9

2.5喷头移动及喷出量调节的设计错误！

未定义书签。

3机械结构错误！

未定义书签。

3.1传动方式的选择错误！

未定义书签。

3.2转动惯量的计算错误！

未定义书签。

3.3喷头的选择12

4电机的选择13

4.1伺服电机和步进电机的对比13

4.2直流交流伺服电机对比15

4.3负载转矩的计算15

4.4打印速度的初步估计16

5传感器16

5.1温度传感器对比16

5.2机械位置传感器18

5.3压力传感器19

63D打印机的优点及面临问题21

6.13D打印机的优点21

6.23D打印技术面临的问题21

参考文献22

致谢23

Contents

SummaryⅠ

AbstractⅡ

1Introduction2

1.1ResearchStatus3Dprinterathomeandabroad2

1.1.1ResearchStatusofForeign3Dprinter2

1.1.2ResearchStatusofdomestic3Dprinters3

1.2Trendsof3Dprinter3

1.2.1Futureprospectsof3Dprintingindustry3

1.2.23Dprintingtechnologyforfuturedevelopment4

1.33Dprinterworksandfeatures4

1.4Thedevelopmentofinnovativeandbreakthrough6

1.5ChapterSummary7

2Overallprogramandstructuraldesign7

2.1Introduction7

2.2Theoveralldesignoftheframework8

2.3Temperaturecontrolloopdesign8

2.4XYZthreedirectionalcontrolmotordesign9

2.5Mobileandspraynozzledesignvolumeadjustment9

3Mechanicalstructure10

3.1SelectTransmission10

3.2Calculationofmomentofinertia11

3.3Selectnozzle12

4Selectmotor13

4.1Comparisonofservomotorsandsteppermotors13

4.2ComparisonofDCservomotor15

4.3Thecalculatedofloadtorque15

4.4PreliminaryestimatesPrintSpeed16

5Sensor16

5.1ComparisonTemperatureSensor16

5.2Mechanicalpositionsensor18

5.3Pressuresensor19

6Advantagesof3Dprintersandtheproblemsfaced21

6.1Advantages3Dprinter21

6.23Dprintingtechnologyissuesfacingthe21

References22

Acknowledgements23

3D打印机毕业设计

作者：

姜云飞指导教师：

宋洪军

【摘要】3D打印是最近两年开始流行的一种快速成形技术,它以数字模型文件为基础,通

过逐层打印的方式来构造物体.我们日常生活中的打印机能打印一些平面纸张材料,而3D打印机打印出的是立体塑品产品.文章对3D打印的技术体系和国内外产业发展现状、发展态势作了综合介绍，综述3D打印技术的基本概念、发展简史、打印过程原理、应用领域、广泛影响以及面临的问题等.在介绍3D技术的发展历程、3D打印技术的工作原理流程及特点的基础上，分析了3D打印技术的创新点和存在的问题，展望了3D打印技术的未来发展趋势.

关键词:

3D打印机;快速成型;结构设计;社会制造

3DprinterGraduation

Author:

JiangYunfeiInstructor:

SongHongjun

【Abstract】：

3Dprintingisoneofthelasttwoyearsbecamepopularrapidprototypingtechnology,whichisbaseddigitalmodelfiles,throughovertheprintedlayerbylayerapproachtoconstructobjects.Ourdailylivesprintercanprintsomeflatsheetmaterial,and3Dprintertoprintoutthethree-dimensionalplasticgoodsproducts.Articleon3Dprintingtechnologysystemstatusanddomesticindustrialdevelopment,developmentmadeacomprehensivepresentationsituation,reviewthebasicconceptsof3Dprintingtechnology,developmenthistory,theprintingprocessprinciples,applications,andtheproblemsfacedwidespreadimpact,etc.Inthedevelopmentprocessofintroductionof3Dtechnology,workingprincipleandcharacteristicsoftheprocessof3Dprintingtechnologybasedontheanalysisof3Dprintingtechnologyinnovationsandproblems,lookedtothefuturedevelopmenttrendof3Dprintingtechnology.

Keywords：

3Dprinters;rapidprototyping;structuraldesign;socialmanufacture

引言

随着时代的进步，我们的生活水平日渐提升，同时，人口也在急剧的增长，我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。

这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高，做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。

如今，我们拥有了3D打印这一先进的技术，我们可以通过3D打印机来打印各种我们所需要的、想要的。

3D打印技术应用面广，它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等，前景广泛。

3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。

它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。

1绪论

1.1国内外3D打印机的研究现状

1.1.1国外3D打印机的研究现状

经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，目前已经能够在0.01mm的单层厚度上实现600dpi的精细分辨率。

目前国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂直速率，并可实现24位色彩的彩色打印。

目前，在全球3D打印机行业，美国3DSystems和Stratasys两家公司的产品占据了绝大多数市场份额。

此外，在此领域具有较强技术实力和特色的企业、研发团队还有美国的Fab@Hom和eShapeways、英国的Reprap等。

3DSystems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司。

于2011年11月收购了3D打印技术的最早发明者和最初专利拥有者ZCorporation公司之后，3DSystems奠定了在3D打印领域的龙头地位。

Stratasys公司2010年与传统打印行业巨头惠普公司签订了OEM合作协议，生产HP品牌的3D打印机。

继2011年5月收购Solidscape公司之后，Stratasys又于2012年4月与以色列著名3D打印系统提供商Objet宣布合并。

当前，国际3D打印机制造业正处于迅速的兼并与整合过程中，行业巨头正在加速崛起。

目前在欧美发达国家，3D打印技术已经初步形成了成功的商用模式。

如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成复杂而精细的造型。

另外，3D打印技术获得应用的领域是个性化消费品产业。

如纽约一家创意消费品公司Quirky通过在线征集用户的设计方案，以3D打印技术制成实物产品并通过电子市场销售，每年能够推出60种创新产品，年收入达到100万美元。

1.1.2国内3D打印机的研究现状

自20世纪90年代以来，国内多所高校开展了3D打印技术的自主研发。

清华大学在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面都有一定的科研优势；华中科技大学在分层实体制造工艺方面有优势，并已推出了HRP系列成型机和成型材料【1】；西安交通大学自主研制了三维打印机喷头，并开发了光固化成型系统及相应成型材料，成型精度达到40.2mm；中国科技大学自行研制了八喷头组合喷射装置，有望在微制造、光电器件领域得到应用。

但总体而言，国内3D打印

技术研发水平与国外相比还有较大差距。

近年来，国内企业已实现了3D打印机的整机生产和销售，这些企业共同的特