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。     

小型水下机器人的设计与制作

随着人工智能等互联网高新技术的进步和机器人制造成本的降低,水下机器人的应用由最开始的军工市场逐渐向民用及大众娱乐消费市场拓展。基于有缆遥控水下机器人(Remote Operated Vehicle,ROV)技术,设计制作了一个适用于浅水域的小型水下机器人。利用SoildWorks软件设计水下机器人的整体外形,并利用3D打印设备制作所需部件,对推进器、外围控制设备以及传感器等电子辅助元件进行选型,完成了硬件组装调试工作。     

软体机器人3D打印制造技术研究综述

基于弹性、软质材料的软体机器人变形能力强、人-机-环境共融性好,在工业、医疗、家庭服务等众多领域具有良好的应用前景.软体机器人是本体、驱动、感知等高度集成的新型机电一体化智能系统.软体机器人呈现的诸多新特征给机器人领域的制造、驱动、建模、感知及控制等技术带来了全新的挑战.软质材料3D打印技术与装备的快速发展为软体机器人制造实现提供了有力支撑.首先,介绍了主流软质材料3D打印技术的基本原理与特点,包括熔融沉积成形、直接墨水书写、喷墨打印、光固化成型和选择性激光烧结3D打印技术.然后,针对软体机器人一体化制造发展需求,介绍了多材料3D打印、4D打印、嵌入式3D打印等前沿技术.最后,介绍和分析了国内外基于3D打印技术的软体驱动器和柔性传感器经典案例,结合控制-传感-驱动一体化的类生物结构软体机器人发展需求,预测了未来3D打印技术主要发展趋势与技术挑战.     

双输出3D打印解耦并联机器人的设计与分析

提出一种新型1PRRR/3PRRRR四自由度3T1R并联机构。基于这种并联机构,设计一种具有两个输出的3D打印并联机器人。该机器人机构对称布置的运动支链共用驱动,具有两个运动完全一致的末端执行器。分析这种新型并联机构的自由度,运动学反解,雅可比矩阵,耦合性及奇异性,有利于优化选择3D打印机器人机构的结构参数。最后对3D打印机器人机构进行运动学仿真试验。结果表明,该机构动平台具有较大的转动角度,3D打印机器人能够在倾斜角较大的平面上打印,为进一步实现设计的3D打印机器人的控制提供依据。     

3D打印技术在工业设计创新战略中的应用探索

工业产品设计3D打印设计是城市发展的必然要求,随着城市化进程的加快,人民对于工业工程开展质量的要求逐渐提高,城市不止要满足人民的基本生活需要,同时要艺术性以及审美性,改善居住环境。工业产品设计3D打印设计可以改善工业产品的实用性与美观性,并且提高工业魅力。工业产品设计3D打印工程是一种新型3D打印设计技术,可以提高3D打印设计的效率。因此本文主要对工业产品设计中3D打印技术的创新应用进行分析,进行3D打印技术在工业设计创新战略中的应用探索,进而可以全面提升工业产品设计工作的整体开展水平,为我国工业的全面良好发展奠定稳定的基础和提供强大的推动力,同时希望可以提高工业产品生产质量,提供相应参考。     

面向协作机器人的3D打印系统设计

针对机器人在3D打印应用时稳定性欠佳、打印效果差的问题,设计面向协作机器人的3D打印控制系统。在目前比较典型、成熟的FDM熔融沉积成型技术的3D打印工艺基础上,选择JAKA Zu 7协作机器人作为执行结构,SIMATIC S7-1200控制器控制扩展设备,通过对机器人接口二次开发、设计G代码处理模块、通信模块对各种数据进行结构化处理。测试结果表明,该系统能有效提取和加工打印关键数据,完成PLC、机器人和G代码处理模块之间的通讯和数据交互,机器人位姿误差控制在在±0.15 mm,同时回抽挤出头在停顿点的挤出长度,解决在该点凸起呈斑点状的问题,冷却模块能根据喷头温度和打印情况进行实时冷却,减少打印件边缘卷曲的情况,保证了打印质量。     

多输出3D打印并联机器人的设计分析与实验

提出一类新的四自由度并联机构,设计一种共用驱动的3D打印机器人,这种3D打印机器人一次可以打印两个或多个相同的产品。分析四自由度并联机构的运动学,工作空间,雅可比矩阵,奇异位形,得到用于设计3D打印机器人最优结构;给定动平台的运动轨迹,仿真分析驱动关节与动平台的实时位置关系;利用并联机构的控制特性,对设计的样机进行试验分析。结果表明,由于这种四自由度并联机构的特性,3D打印机器人控制简单,可以在倾斜表面上进行打印,在特定的条件下打印的物体具有更高的表面精度。     

基于STM32的大行程FDM3D打印机控制器设计

针对目前市场上流行的通用FDM 3D打印机打印精度差、行程短等问题,分析了影响其最终成型精度的因素,并针对材料热胀冷缩效应、打印喷头吐丝宽度以及机械结构运动特性对打印件最终成型精度的影响,在现有3D打印机控制器的基础上增加了空气加热器、多路温度检测接口及双步进电动机加编码器的闭环同步双驱动功能,设计了一套功能更为完善的基于STM32的大行程FDM 3D打印机控制器。经编程调试验证,控制器工作稳定可靠,散热特性良好,能满足通用大行程3D打印机的基本要求。     

基于轨迹分析的S型无碳小车设计

3D打印技术作为一种新型加工技术,在制造业中应用越来越广泛。为使小车结构更加简单、实用,针对S型无碳小车进行了轨迹分析,根据轨迹分析设计无碳小车,并通过SolidWorks进行运动仿真分析,然后利用3D打印技术进行制造,最后进行装配调试实验,结果表明,小车运行平稳,能量利用率高。     

基于如何精确调试桌面级FDM型3D打印机的研究

3D打印机是3D打印过程中的核心设备,3D打印技术是区别于传统的机械加工而言的增材制造技术,它是一种全新的材料成型方法。在3D打印实训教学过程中,为了快速有效的提高学生的操作水平,本文基于桌面级FDM型3D打印机进行反复的安装和调试操作练习,总结出了如何才能快速又准确的对桌面级FDM型3D打印机进行调试并能精确的完成教学中常规设计模型的打印方法,为进一步分析桌面级FDM型3D打印机成型精度问题提供了前提和保证。     

可拉伸柔性电路的原位封装3D打印工艺

可拉伸柔性电路是可拉伸柔性电子关键组成部分。金属铜导线具有良好的电学性能、力学性能、导热性等,在电子行业中应用广泛。但是,常规印刷成形的铜基电路不可拉伸,无法直接用于柔性电子。为此,基于电路结构的柔性化设计和3D打印加工技术,提出一种可拉伸柔性金属导线电路的原位封装3D打印技术,实现可拉伸金属导线及其封装层的同轴打印成形,将其嵌入到打印的柔性封装膜内,最终完成可拉伸柔性电路的一体化加工。设计了可拉伸变形的金属导线原位封装结构,开发了可用于原位封装打印的喷头结构,研究了原位封装3D打印工艺,在此基础上对柔性电路的拉伸性能进行了研究。发展了一种多材料多功能结构的一体化3D打印技术,探索了该技术在可拉伸柔性电路加工中的应用,为柔性电子的设计与加工提供了新思路。     

中国首个3D打印并联机器人在重庆诞生

中科院重庆绿色智能技术研究院日前宣布：该院成功研发出国内首台3D打印并联机器人，并实现了3D打印。研究院机器人技术研究中心副主任郑彬称，国外的大尺度3D打印机价格在400～500万元人民币，而这台3D打印机器人，成本仅10万元左右。在中科院重庆分院3D打印中心，记者看到一台约1．8m高的机器人正在“打印”一件蓝色海螺形状的制品，它的旁边还堆放着不少形态各异的制品。     

仿人机器人大腿结构轻量化及其快速成型技术

在先进仿人机器人的研制中,结构轻量化是其设计的关键。本文基于仿生学原理,依据人体股骨的CT扫描曲面设计了一种仿生机器人大腿;在大腿内部建立了沿竖直应力线方向的非对称空间四面体网格结构以实现其轻量化,再根据实际工况的静力学仿真结果对空间网格的不同位置进行疏密优化;最后采用选区激光熔融技术,在其内部网格不放置支撑的情况下3D打印了机器人大腿下端,以验证实心与空间网格嵌合体结构的可制造性。优化后的腿部重量比实心体大为减少,内部优化网格结构的应力峰值较优化前显著下降。3D打印出的制件完整良好,达到设计要求。为仿人机器人设计与制造提供了一种新思路。     

3D打印砂模的结构优化设计方法研究

砂模3D打印是一种快速发展的砂模智能制造技术,能够对任意复杂形体进行几何造型。在实际应用中,砂模造型设计仍沿用传统设计思想,尚未充分发挥3D打印所带来的技术优势。由于传统砂模几何形体中存在冗余结构,直接影响打印效率,因此有必要结合3D打印技术优势对砂模结构进行设计优化,以提高生产效率、节约生产成本。在新工艺环境下,本文建立了一种砂模结构优化设计方法及其设计流程;以砂模壁厚作为优化参数,依据力学性能要求,建立了砂模结构优化设计模型;最终基于某厂铸造试验件进行了范例设计与仿真校核。优化设计后的试验件砂模在满足力学性能要求的前提下,体积优化率达到42.6%,有效提升3D打印砂模的生产效率与经济性。     

五自由度3D打印并联机器人设计及分析

为实现多向3D打印,设计了一种新型五自由度3D打印并联机器人,该机器人具有两个转动自由度和三个平动自由度,其特点是采用铰接的动平台以获得大的工作空间。根据建立的运动学模型,计算了该机器人机构的运动学反解,分析了定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,用螺旋理论方法建立了速度雅可比矩阵,在此基础上分析了五自由度3D打印并联机器人的奇异性、灵巧性,并进行了运动仿真分析。研究结果表明,所设计的五自由度3D打印并联机器人具有大的位置工作空间和姿态工作空间,该机器人在工作空间内存在奇异位置,通过添加冗余驱动后可以消除奇异位置,并且具有良好的灵巧性,适合多向3D打印。     

3D打印技术在中国军工企业中的应用

文中首先介绍了3D打印技术的定义及其在欧美与中国的应用,详细介绍了睿创空间3D打印机的组装、调试和建模,具体阐述了3D打印技术在中国军工企业的研制和保障上的应用,并对3D打印技术的未来发展趋势进行了展望。     

多轴3D打印技术研究进展

3D打印技术通过逐层堆积的方式成型，克服了零件制造的几何限制，受到了学术界和工业界的广泛关注。但这种定向构建方式会导致零件存在阶梯效应，强度不足且需要添加支撑结构等一系列问题。为了解决传统层式打印存在的问题，研究人员开发了多轴3D打印技术。多轴3D打印技术使用多自由度机器人对零件进行动态构建，克服了传统层式打印的限制，显示出了极高的零件制造灵活性。鉴于此，对多轴3D打印技术进行了回顾，首先分析了传统3D打印存在的一些问题，然后综述了多轴3D打印技术的研究进展，包括多轴3D打印技术在路径规划、零件力学性改善、去支撑化、消除阶梯效应以及大尺寸打印上的研究概况。最后探讨了多轴3D打印技术目前存在的问题和未来可能发展的方向。     

高压输电线路机器人防滑挂线轮毂的H型3D打印装置的研究

针对目前桌面级3D打印机存在打印速度慢、打印精度低的问题,提出并设计了高压输电线路机器人防滑挂线轮毂的H型结构3D打印机。通过对3D打印机结构建模与运动学分析,建立了其数学模型,推导出其逆运动学方程;提出了H型结构3D打印机的控制算法,运用PID控制调节系统的输入信号和输出信号的误差,获得了3D打印机的稳定工作模式。试验结果表明,提出的H型结构的3D打印机的打印精度高于目前常见Prusa I3型结构,能够实现快速平稳打印,打印速度提高20%左右,末端执行器在80 mm/s速度下仍能平稳工作,且运动轨迹理想,应用前景好。     

面向软体机器人的嵌入式3D打印聚二甲基硅氧烷材料实验研究

基于自主搭建的嵌入式直接喷墨打印（DIW）式3D打印系统,对聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料在水凝胶中进行打印,实现了软体机器人复杂内部结构的嵌入式3D打印。对PDMS材料性能进行了详细分析,并对打印过程进行了模拟仿真,从而确定了工艺参数组合;开展了固化拉伸对比实验、单丝圆线打印实验以及圆管打印实验,确定了最优打印参数组合;最后使用所确定的最优参数组合,打印出复杂仿生结构、柔性单向阀和软体抓手并进行相关实验,验证了采用嵌入式3D打印PDMS的方式制造复杂结构软体机器人的可行性。     

发挥比较优势 开发应用市场 建立有效商业模式 推动3D行业发展——访世界3D打印技术产业协会/中国3D打印技术产业联盟首席执行官罗军

<正>罗军:男,1970年生。世界3D打印技术产业协会创始人兼首席执行官,中国3D打印技术产业联盟创始人兼执行理事长,国际机器人及智能装备产业联盟创始人兼执行主席,亚洲制造业协会首席执行官,民盟中央经济委员会委员、四川省政协经济委员会特邀委员、中北大学客座教授。个人专著《中国3D打印的未来》、《3D打印3.0时代》,与人合著《3D打印教程》,即将出版个人专著《机器人产业2.0时代》,发表了大量关于产业经济方面的研究报告。2012年10月,在北京率先发起成立中国3D打印技术产