基于熔融沉积技术的金属3D打印机研制

摘要

随着科技以及社会需求的发展，三维打印技术已被广泛应用于诸多领域。进口的桌面型3D打印机相较于国产机而言，具有功能完善、性能好等优点，但价格较为昂贵。国内研发的桌面型3D打印机采用单片机作为主控芯片，存在成型速度慢、精度低等缺点。本文结合熔融沉积技术与三维扫描技术，构建了一个基于熔融沉积技术的金属3D打印机系统。
　　本文先从模型成型成本以及应用前景等因素考虑，以选择熔融沉积技术为基础，根据3D打印机的机械系统以及成型原理设计出控制系统的总体设计方案。鉴于处理性能以及片上资源考虑，选择基于ARM的LPC1768芯片作为控制系统的主控器，设计了由步进电机驱动电路、喷头温度控制电路、LCD液晶显示电路以及串口通信电路等四部分组成的控制系统硬件电路。控制系统软件主要有实现步进电机稳定运行的步进电机控制程序、实现材料预热熔融的温度控制程序、实现打印状态显示的LCD液晶显示驱动程序、实现数据传输以及状态监控的串口通信程序。接着介绍了打印数据的反求技术，设计了虚拟三维模型获取方案，为机器提供打印数据。
　　最后进行模型数据采集并用常见材料进行虚拟模型打印以测试其性能，测试结果表明本文设计的3D打印机控制系统可以稳定工作，满足基本样件的成型要求。

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第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2基于熔融沉积技术的3D打印机国内外研究现状

1.3三维打印技术的应用与发展方向

1.4论文主要内容及组织结构

第二章 熔融沉积型3D打印机系统介绍

2.1熔融沉积成型系统的工作原理及特点

2.2三维模型数据获取与切片方法

2.3样机总体设计方案

2.4本章小结

第三章 样机控制系统硬件设计

3.1机械系统设计

3.2电子系统设计

3.3本章小结

第四章 样机控制系统软件设计

4.1主程序设计

4.2温度控制程序

4.3步进电机控制程序

4.4显示驱动程序

4.5串口通信模块

4.6本章小结

第五章 虚拟三维模型数据获取方法以及系统调试

5.1三维模型数据获取方案设计

5.2三维模型点云数据处理

5.3切片软件分层处理流程

5.4系统调试

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1研究总结

6.2未来的研究展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢