一种3D打印机的旋转臂式结构设计及关键算法研究

摘要

3D打印是近年来新兴的一种实体制造技术，它将信息、材料、机械、控制、生物等领域融合，通过数字化控制材料的逐层叠加实现三维实体的增材制造。
　　3D打印技术与传统制造业相比，具有得天独厚的优势，目前在国内外发展迅速，且逐渐受到加工制造业的重视。在现代工业制造模式下，3D打印的产生是顺应市场的产物，其在产品应用方面取得的成果，促使这种技术的商品化趋势加速。
　　目前市面上的的3D打印机主要分为两类：一是工业级3D打印设备，工业级设备精密级别高，打刷材料的适用范围广，可打印金属、陶瓷、和生物质材料等，但工业级设备体积大、成本高、对工作环境要求更严格，不适合家庭办公使用；二是使用型桌面级3D打印机，该设备可面向企业、家庭、学校教育等适用，桌面级3D打印机结构简单、成本低、对工作环境无严格要求，成型材料大多是PLA、ABS塑料等，对环境无污染。本文主要研究一种桌面级3D打印机。
　　根据运动方式的不同，3D打印机的机械结构也不尽相同，但效率高、重量轻、节能好的结构是推动技术发展的重要方向，在3D打印上也不例外。传统的3D打印机结构体积大、构建多、结构复杂，作为一种使用设备，设备的机械结构是其中的关键技术。论文通过对论文通过对比现有3D打印机的结构特点，在现有3D打印机的基础上，提出了一种新的旋转臂式结构，该结构由两个方向的直线运动和一个方向的旋转运动复合完成，效率高、成本低、结构紧凑。制定了完整的机械设计方案，并对关键部位进行了参数化设计，分别对运动系统、导向构件、机身结构和外形分章节设计，并根据设计需求，在控制程序上做了一定的修改，并完成了相应算法。
　　目前本课题已经完成了基于设计方案的试验样机的调试运行，取得了一定的研究成果，下一步针对样机出现的一些结构性问题进行改进，最终测试样机的工作效率、打印精度、稳定性、可靠性等。

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第1章 绪论

1.1 3D打印技术的兴起及发展

1.2 3D打印技术国内外研究现状

1.3 3D打印的技术原理及特点

第2章 机械结构方案设计及分析

2.1 常见3D打印机的结构分析与比较

2.2 整机运动方式设计方案

第3章 机械系统的设计

3.1 机械结构总体设计

3.2 主运动系统设计

3.3 机体结构设计

3.4 本章小结

第4章 关键算法研究

4.1 Arduino平台

4.2 关键算法研究

4.3 程序编写

4.4 本章小结

第5章 结论

附录 A

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢