3D打印机系统设计.pdf

HarbinInstituteofTechnology 课程设计说明书 课程名称 ：自动控制元件及线路 设计题目 ：3D打印机的研究与设计方案 院系 ： 航天学院自动化 班级 ： 1104104 设计者 ： 学号 ： 指导教师: 设计时间 ：10.15--12.22 哈尔滨工业大学 1 摘 要 2D 本次课程设计通过对 打印机的了解和对电机传感器的认识，通过 3D 类比和分析来初步设计 打印机。本文主要内容为电机类型，型号 选择及参数的测算，并且应用了PWM 控制等数字信号在电机控制中 进行驱动。比较了不同种类传感器的优劣，选出了对比优化方案及元 3 件。利用控制理论实现了 维定位和实现打印功能，给出初步设计方 案。 3D 关键词：步进电机、传感器、 、定位控制系统、数字信号处理器 2 一、国内外在该方面的研究现状分析及研究的目的意义 3D 1、现状及研究意义： 打印快速成型技术实质是“快速成型技 术”，也被称为“增量技术”、“增材技术”，是传统制造技术与新材料 的完美结合，并且将带动工业设计、新材料、精益制造等多个领域颠 覆性的改变。3D打印技术作为目前最具有生命力的快速成型技术之 一，适用于家用电器、办公室用品、建筑模型、医学模型等领域的新 产品开发，已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一 次成型制造，在国外，3D打印机已经商品化。作为一种经济型快速 成型技术，综合应用了CAD/CAM 技术、激光技术,光化学以及材料 科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、 医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物 模型，便于重新修定CAD 设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺 装备的费用,并节省了研制时间。它具有成本低、系统可靠性高，设 备体积小、噪声小、成型速度快、产品材料与颜色可多样化等优点， 与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而 降低了成本；大幅减少了材料浪费。具有巨大的应用潜能和广阔的市 场前景。 当下，我国的3D 打印技术还处于起步阶段， 3D 打印技术基 本由大学和一些小企业在做研究，尚未有成品出现，在软件和材料方 面相对落后，但是，就在2012 年10 月17 日，中国3D 打印技术产 业联盟已经成立，这就意味着中国开始越来越重视该技术。因此，开 展三维打印快速成型机控制系统的研发，具有重要的现实意义。本课 题通过对该机械系统的研究，探索并深入了解电机，传感器及反馈系 统，达到加深对课内知识的理解的目的，并利用控制理论实现了3维 3 定位和实现打印功能，给出初步设计方案。 。 2、基本原理：每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的 区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷 洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区 域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将 会被 “打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可得到模型， 而剩余粉末还可循环利用。 二、任务分析 3D 1、确定实现系统功能：设计一个 打印机，可以实现用热能 加热熔融材料，并从喷头喷出，逐层堆积出模型。 由3D打印机的基本原理我们分析其功能需求大致有:分层软件、 叠加粘贴、输入图形、定位监测等。3D打印与2D打印相同之处在于， 其都是采用逐渐扫描，扫描完毕再输出的设备。 2、性能指标： （1）.温度范围： 储存温度：0-32℃ 工作温度：15-3