基于Delta并联机械结构的3D打印机研究

基于Delta并联机械结构相比于笛卡尔坐标系机械结构的优势,并将其用于3D打印机的研发与设计,提出了一种基于Delta机构、低成本、网络化3D打印机设计方案。相比使用更加广泛的笛卡尔坐标系3D打印机,Delta式3D打印机允许更大的打印体积和更快的打印速度。该打印机以STM32单片机作为核心控制器,以步进电动机作为驱动元件,驱动同步带转动,利用滑块控制打印头按照预定的轨迹行进。为减轻打印头的重量,提高打印速度,采用远程送料机构,并通过步进电动机送料,进行数字温控,配合打印头完成打印作业。为加快3D打印机推广及使用,提出互联网3D打印方案,通过配备Wi Fi模块实现数据的无线传输与远程控制,并增加了自动调平、断电续打、断丝检测等功能,极大地增强了3D打印机使用的便利性。实践表明该打印机具有运动平稳、高速、高精度、成本低、易于控制等优点。     

Delta型3D打印机多能域系统动力学全解建模与实验

对Delta型3D打印机多能域机、电耦合系统展开了动力学建模研究。利用旋量键合图在并联机器人动力学建模上的优势,构建了该打印机机械本体子系统的动力学模型,并结合传统键合图建立驱动子系统的动力学模型,获得打印机系统机、电耦合的全局动力学模型。对于给定的动平台运动轨迹,对比Adams数值仿真、Matlab理论计算以及实验实测驱动力结果,证明了该机构多能域系统动力学全解模型的正确性。该成果为后续动力学参数辨识以及动力学控制研究奠定基础,也为其他机械系统动力学建模提供了新思路。     

桌面型3D打印机工艺研究

研究了3D打印机的工作原理及其关键构件。重点以LZ-P250桌面型3D打印机为例,研究了其自动喷料系统、温度控制系统等关键构件以及打印质量、填充、速度与温度、支撑等对3D打印机的使用产生重要影响的加工工艺。对桌面型3D打印机的合理使用及其未来发展起到了促进作用。     

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。     

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。     

便携式3D打印机设计

三维打印,俗称3D打印,作为快速成形技术的一种,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,通过逐层填涂打印的方式来构造物体的技术。在对3D打印机基本结构原理进行分析的同时,提出了一个新的改进方案——便携式3D打印机的设计。基于原有的立式设计,本设计采用铰链结构改为折叠式设计,以减少3D打印机不工作时所占的空间,起到方便携带的效果。     

并联混色3D打印机设计与研究

目前,并联臂结构的3D打印机普遍存在打印精度不佳、稳定性与可靠性差、调试与维护过程复杂等问题。针对熔融挤压堆积成型(FDM)并联3D打印机的基本结构,对并联式3D打印机的部分结构件进行了重新设计与建模,完成样机设计与实验。设计了一种支持双色混色、易于维护、高可靠性的并联3D打印机,并通过整体布局、机械结构以及打印喷头的优化进一步提高打印精度、打印稳定性以及可靠性。     

旋量键合图在Delta型3D打印机动力学建模中的应用

围绕Delta型3D打印机多能域机、电耦合系统动力学建模展开研究。利用旋量键合图在并联机器人动力学建模上的优势,构建了该打印机机械本体子系统的动力学模型,并结合传统键合图建立了驱动子系统的动力学模型,获得了打印机系统机、电耦合的全局动力学模型,形象、直观地描述了该系统各能域之间能量传递与交换的关系,并且体现了各构件之间运动力的传递关系。最后,通过MATLAB软件进行理论计算以及ADAMS软件进行数值仿真,对比验证了该系统动力学全局模型的合理性,为动力学控制研究奠定了基础,同时也为打印机系统动力学建模提供了新的思路。     

光固化3D打印关键技术研究

针对单件批量复杂形状产品的快速制造问题,以具有典型复杂形状的离心泵叶轮为研究对象,开展了基于光固化快速成型技术的3D打印关键技术研究,研究内容主要包括:模型CAD优化设计技术、前处理技术、成形工艺参数设计、光固化原型后处理技术。该研究结果可为后续开展3D打印应用技术研究提供坚实的理论基础。     

多喷头FDM 3D打印机的设计与研究

针对熔融挤压沉积技术的3D打印机喷头数量少、打印色彩单一问题,分析了多喷头3D打印机的整机设计方案,采用滚珠丝杠传动方式规划了打印机的多喷头结构,确保了打印机喷头间不发生干涉。通过研究各喷头坐标位置切换,设计了3D打印机多喷头的控制逻辑算法,实现了工作台在并行喷头间往复切换,并根据送入喷头的丝料颜色差异,利用计算机对其打印过程进行了仿真分析,得到了多色彩三维数据模型。     

CoreXY机构3D打印机运动控制算法研究

CoreXY机构凭借其结构紧凑、运动敏捷的优势,被广泛应用于激光雕刻机、FDm型3D打印机等智能设备中。以FDm型3D打印机的CoreXY机构为研究对象,结合该机构的自身特性,分析其驱动电机和挤出机构之间的运动关系和特点,详细阐述应用于该机构的主流运动控制算法,分析这些算法的优缺点。目前用于控制平面型CoreXY机构的算法众多,比较常用的有直线插补算法中的逐点比较法、最小偏差法,以及Bresenham算法等。针对这些算法都存在精度不高和效率低下的缺点,为了准确高效的对其运动进行控制,提出一种基于以上算法的改进算法,该算法能很好地提高挤出机构滑块的运动速度和精度。     

FDM彩色3D打印机控制系统的研究

目前FDM 3D打印机存在成型件颜色单一的缺陷,为了解决这一问题,通过对现有挤出系统及传统配色标准的研究,提出了CMYKW的配色方案,并对标准G-Code指令进行研究。开发了控制电路板,通过打印实验,验证了CMYKW的配色方案及控制系统有效性。实现了彩色3D打印,为进一步研究彩色3D打印技术提供了一种解决方案。     

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。     

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,可以有效提升3D打印机性能。(2)加热腔温度传导机制下,T=1.03T_0时系统效率最高。(3)缩小喷口直径D_0,可有效降低成型效率比例因子B_(DS)的统计学表达。在统计学角度证实了更小直径的FDM喷口可以实现更高的打印精度,影响打印精度的参数还包括对发热体温度的控制精度。     

自控技术优化3D打印机

<正>随着全球新一轮数字化、智能化制造浪潮的兴起,快速演进的3D打印技术正在推动"第三次工业革命"。大到飞机、房屋,小到假牙、眼镜,都开始关注3D打印技术。3D打印机就是应用这一技术来工作,通过"加式制造"方式,打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。该技术可用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育事业、地理信息系统、土木工程和许多其他的领域。     

双坐标3D打印机设计

本文以Makerbot系列的3D打印机为原型,根据相应的指标和参数,提出双坐标的概念,通过机械原理和机械设计的理论分析对双坐标3D打印机进行设计,并运用SolidWorks软件对其进行建模和仿真分析。双坐标3D打印机是对传统3D打印机存在的问题进行弥补,具有精度高和速度快等特点。     

3D打印机技术大潮来袭

著名的《经济学人》最近描述了3D打印技术的前景——这是一种新型的生产方式,能够促成第三次工业革命。3D打印机诞生于20世纪80年代中期,是由美国科学家最早发明的。3D打印机是指利用3D打印技术生产出真     

龙门式3D打印机的研究与传动特性分析

基于复合摆线理论设计了一种滚轮齿条传动的龙门式3D打印机构,阐述其基本运动原理,并建立三维模型,导入动力学分析软件ADAMS中对滚轮齿条机构的传动特性进行仿真研究,验证了其传动原理的正确性以及机构运行的稳定性和可靠性。     

FDM-3D打印机的精度治理与误差补偿研究

分析出影响FDM-3D打印单层面体轮廓几何精度的误差来源,提出几何误差的检测项目和精度治理方法,在建立单层面体曲线轮廓误差预测模型的基础上提出了相应的误差修正技术,并提供了人为设误轮廓曲线的生成方法,为提升FDM-3D打印成形几何精度提供了有效途径。     

基于FDM技术的3D打印机控制技术分析与研究

本文论述了基于FDM技术的3D打印机结构组成及工作原理,指出了目前基于FDM技术的3D打印机存在的主要问题。针对这些问题对其控制系统进行设计,通过对传统PID控制和模糊PID控制的对比分析,选取更合适的控制算法,使打印机温度控制更精确,为后期开发高精度,高效率的3D打印机提供参考。