个人级桌面式3D打印机的研究

摘要

3D打印技术又称三维快速成型技术，其最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。
　　本文主要是针对熔融挤出成型（FDM）工艺原理的个人级3D打印机进行研究。研究的内容主要涉及机械结构的设计、控制电路的搭建、控制软件的研究，以及打印精度的优化。
　　在机械结构方面，首先，通过分析现有主流3D打印机的结构差异和优劣对比，并基于FDM成型方法的工艺原理，得出结构优化设计方案及可行性的改进计划。然后，借助计算机辅助设计软件Solidworks进行虚拟设计，仿真验证设计方案的准确性及可行性。最终，完成所需零部件的选型，并完成3D打印机的原型样机的制作。
　　结合上述原型样机的机械结构，完成电路控制部分的选型和组装。对集成控制主板进行固件程序烧录，实现由控制主板直接控制各个模块的工作，包括步进电机、喷头加热管、温度反馈，以及数据传输等，实现了该3D打印机的基本功能。
　　通过打印测试，分析成型精度的主要影响因素，包括硬件和软件两部分。硬件方面，主要针对冷却与加热模块进行分析；软件方面，主要通过切片软件的参数调试，解决打印过程中所出现的问题，达到提高打印精度的目的。

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第一章绪论

1.1 背景介绍

1.2 3D打印技术应用领域

1.3 3D打印机发展状况

1.4 FDM成型工艺的原理及优势

1.5 小结

第二章打印机机身结构设计

2.1 现有3D打印机机身结构对比

2.2 打印机框架选材

2.3 机身结构设计

2.4 负载估算

2.5 同步带与同步带轮的选定

2.6 直线轴承的选定

2.7 直线光轴的选定

2.8 直线导轨的选定

2.9 滚珠丝杠的选定

2.10加热挤出头

2.11小结

第三章打印机控制系统研究

3.1打印机硬件的选型

3.2打印机控制软件的选择

3.3小结

第四章打印精度的影响因素

4.1硬件对打印精度的影响

4.2软件对打印精度的影响

4.3小结

第五章总结与展望

5.1课题研究工作总结

5.2研究展望

参考文献

致谢