工业级3D打印机调研

随着3D打印技术的飞速发展,在工业、电子、军事、航空航天、医疗、建筑等领域的应用日益广泛,文中着重介绍了工业级3D打印机及3D打印材料在工业领域的应用情况。     

基于FDM 3D打印机的数学模型数字化制造

增材制造技术的蓬勃发展不仅颠覆了制造业,在其他领域也引起了极大的改变。基于此,针对数学公式和函数抽象难以理解的特点,通过3D打印的方法只做了典型的数学表达式的实物模型,赋予无形的数学表达以无尽的生命。结果表明,使用FDM工艺的3D打印机可以快速地制造出想要的模型,使得数学理论的学习更加容易并充满趣味。     

3D打印机控制系统的开发

3D打印技术起源于20世纪80年代,最近几年发展较为迅速。国外由于起步较早,所以技术发展相对成熟,中国在3D打印技术方面起步较晚,但某些技术也已进入世界前列。文中主要从3D打印技术控制系统方面进行了开发。控制系统主要包括硬件电路系统和软件驱动系统。     

基于3 DP的桌面级3 D打印机的设计

3DP是快速成型技术的一种工艺,利用粉末状金属或陶瓷等可粘合材料,通过逐层粘结的方式来构造物体。基于3DP工艺,设计并制造一种的桌面级3D打印机,该打印机以步进电机驱动同步带传动,利用滑块控制喷头在x、y坐标平面内行进并且带动铺粉装置工作,以及驱动z坐标轴升降机构配合打印作业。该打印机结构新颖,应用面广,打印无需支撑结构,填补3DP的桌面级打印机市场空白。     

FDM 3D打印机喷头设计

在温度因子的驱动下,研究基于FDM技术的3D打印机喷头设计思路.采用比例因子法,设定多目标条件下的3D打印机打印精度评价指标体系,设计3种不同喷口直径和2种不同加热腔结构,共形成6种比较方案,在12种打印介质的联合比较实验中对其性能进行分析.(1)通过技术手段加强对发热元件的温度控制精度,使其控制在打印介质熔融点附近,...     

3D打印技术的应用

被认为推动了第三次工业革命进程的3D打印技术,涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个方面。投入民用工业是近年来的事,多用于大型制造业。随着3D打印技术的应用越来越广泛,各种耗材、打印机的价格必将呈现下降趋势,未来3D打印机完全有可能像传统打印机一样,成为每家每户都买得起、用得上的设备。     

基于FDM成型工艺的3D打印机的创新设计

3D打印是一种增加型制造,通过数字建模等方式获取扫描数据,基于数据将打印产品分割成截面,将这些截面逐层堆积成型。FDM工艺生产简单,操作安全,基本无污染,可打印材料种类多,且成型速度较快,精度较好,制造成本较低,因此FDM是3D打印成型技术中普及率最高的。为提高其打印质量与精度,对打印装置整机设计及其工艺参数的影响进行研究,主要根据市场上现有FDM成型工艺的3D打印机的机型与结构提出整体设计,完成装机后对创新设计的3D打印机采用正交实验进行工艺参数测试,得出该设计的最优工艺参数组合。     

基于桌面级3D打印机面包板清洗工艺的研究

由于桌面级3D打印机面包板网孔附着物较难清理,导致FDM技术打印出来的工件出现整体变形、翘曲甚至是打印中断等现象。因此研究出一种基于桌面级3D打印机面包板清洗的工艺路线,利用相似相容原理,在高温熔融的情况下,利用树脂清洗剂和无水乙醇可以清洗面包板上的附着物,提升面包板的清洁程度,从而提升3D打印精度和实体端面的平整度,具有较好的实际指导意义。     

基于云制造的3D打印机应用模式研究北大核心

在云制造模式提出的背景下,将先进的3D打印技术同云制造相结合,提出了一种新的制造模式——3D云制造。介绍了3D云制造服务模式,探讨了3D云制造平台的体系架构,分析介绍了3D云制造模式的特点和优势,最后通过案例介绍了3D云制造平台工作流程并进一步证明了3D云制造模式的可行性。     

3D奶油打印机方案设计

针对奶油类食品加工的特点,结合3D打印技术,设计了3D奶油打印机方案。分析了3D奶油打印的特点,分别给出了3D奶油打印机机械系统、控制系统及奶油喷嘴的设计方案。控制系统采用二次插补算法提高精度,奶油喷嘴以微型气泵作为驱动元件,该系统方案具有一定可操作性。     

一种H-bot极坐标3D打印机的结构设计

对传统FDM型3D打印机的机型结构进行了研究,设计了一种极坐标3D打印机。采用一种H-bot同步带结构替代传统笛卡尔坐标运动结构,由机架两台步进电机协同驱动打印头在XOZ平面内的X轴方向和Z轴方向的直线运动,打印平台沿Y轴的直线运动转换为打印平台转盘的旋转运动。H-bot极坐标3D打印机的单台步进电机负载较小,机型更加紧凑,机械结构更为简单。     

六轴3D打印机工作角度补偿算法研究

为了实现机械臂与3D打印机工作坐标系的统一,研究了多角度打印时的角度调整补偿方法,及机械臂末端打印喷头的位置标定方法.通过对软、硬件的开发,制作出了六轴3D打印机模型实物,验证了多角度打印的可行性.     

基于Simotion的金属复合3D打印机控制系统的设计与实现

针对选择性激光熔化逐层加工金属粉末固有的球化效应及台阶效应导致其3D打印制件在表面精度和表面粗糙度等指标上距离高端应用存在较大差距的问题,设计与实现了金属复合3D打印机控制系统,使选择性激光熔化成形与传统机加工工艺复合,即在激光扫描逐层叠加成形的过程中逐层引入了铣削或磨削加工;控制系统以西门子Simotion为控制核心,通过以太网总线采用了UDP协议和上位工控机软件通信,通过PCI总线以控制激光扫描振镜,通过DRIVE-CLi Q总线连接了双轴伺服电机驱动和外部编码器模块,通过Profibus-DP总线远程扩展了IO模块以控制变频器以及其他I/O端口。研究结果表明,该系统开发自由度高,可扩展性强,多轴异步运行不发生位置干涉,主轴插补精度高。     

基于3D打印教具设计与制造

重点阐述3D打印技术对教具设计与制造的作用,针对教具的设计与制造耗时、更新速度慢、生产成本高等问题,通过结合3D打印技术进行教具的单件小批量生产,达到降低教具设计与制造成本,普及立体化教具的教学作用。     

基于极坐标的新型3D打印机的设计与实验研究

针对目前常规结构的3D打印机存在的打印速度慢、结构较复杂和打印回转体模型时精度差等问题,设计了一种极坐标式的新型3D打印机,该打印机具有3个自由度,由2个直角坐标加1个旋转平台组成,以微处理器(Advanced RISC Machine,ARM)作为核心控制器,步进电动机为驱动器件,采用模糊PID控制算法,使温度控制更精确。通过打印对比测试,表明极坐标式3D打印机具有打印速度快、精度高、稳定性好和控制简单等优点,并且采用模糊PID控制算法使得温度控制精度较高,温差控制在±2℃以内,加热时间缩短50 s左右,提高了整体打印质量,具有一定的应用价值。     

基于挤出沉积技术的多喷头3D打印机研制

针对组织工程中多材质和梯度化生物制品的三维打印问题,对喷头温控功能、沉积工作台制冷功能、喷头切换方式、控制系统等方面进行了研究,提出了一种基于挤出沉积技术的多喷头生物3D打印机。使用半导体制冷片和聚酰亚胺加热膜对喷头进行了温控设计,设计了双向滚珠丝杆切换装置和外循环超低温沉积工作台结构,最后利用羧甲基纤维素钠水凝胶材料在研制完成的多喷头生物3D打印机上进行了多喷头打印测试。测试结果表明:多喷头生物3D打印机实现了多材料和梯度化复杂模型的多喷头三维打印,同时打印精度满足生物组织工程的需求,为实现高仿生三维结构的打印奠定了良好基础。     

基于次优网络深度学习的3D打印机故障诊断

为实现精度可靠且成本节约的3D打印机故障诊断,采用消费品级的姿态传感器采集打印机的健康状态数据,并提出次优网络深度学习以弥补低成本硬件精度的不足。次优网络深度学习在由预训练和精细调节组成的传统深度学习基础上,一方面提出预分类方法自适应确定次优的网络结构参数,另一方面采用精细分类方法进一步提高故障诊断分类的精度。试验中,将姿态传感器安装于并联臂3D打印传动链的末端即打印头上。传感器全部通道的运动信号作为输入信息,采用深度玻尔兹曼机构建了次优网络故障诊断算法进行大数据驱动的故障诊断。将所提出的次优网络深度学习故障诊断方法与其他方法相比较,其结果表明,所提出方法可以有效诊断3D打印机的传动故障。     

基于嵌入式Linux的桌面级DLP型3D打印机设计

针对现有DLP型3D打印机价格高、体积大、普及率低、打印时需要连接个人电脑等问题,详细研究了DLP型3D打印机打印原理及实现方式,使用廉价解决方案改进了原有硬件结构,利用Python语言重新编写控制软件,提出了一种基于嵌入式Linux的桌面级DLP型3D打印机设计方案。3D打印机采用Cortex-A7内核的树莓派为硬件核心,运用开源的计算机视觉库Open CV实现了图片解析与显示,通过控制步进电机带动丝杆螺母实现了打印平台精确升降,利用串口触摸屏代替电脑上位机实现了用户脱机打印。该DLP型3D打印机体积为240×220×500 mm(长*宽*高),最大成型体积达到120×120×160 mm(长*宽*高),打印层高最小为0.025 mm,图片显示分辨率达到1 080 P。实际打印结果表明,该DLP型3D打印机具有打印精度高,体积小,成本低,可实现脱机打印的优点。     

基于DLP原理的3D打印机设计与实现北大核心

在DLP成型技术研究的基础上,研制了一种新型的3D打印机。提出了基于DLP原理的3D打印机机械结构设计方案,设计了基于ARM Cortex-A8内核的嵌入式控制系统,介绍了适用于DLP3D打印机的405 nm近紫外光波段可固化新型光敏树脂的制备方法;在美国TI公司DLP技术基础上,通过软件优化,研制了DLP打印设备专用高分辨率光学引擎,实现WXGA(1280×800)级的分辨率;基于LED光源和DMD技术研制了长寿命光学投影系统,解决在近紫外光环境下HTPSLCD和LCOS的寿命问题,提升了光固化效率;设计了可实现间隔式分离或多米诺骨牌式分离的新型模型剥离装置,提高了剥离效率和模型的完整性。基于DLP原理的3D打印机因为去除了昂贵的激光发生器和激光振镜,具有极高的性价比。