个人级桌面式3d打印机的研究

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1、个人级桌面式3D打印机的研究第一章绪论1.13D打印技术应用领域3D打印技术现已广泛应用于医疗、航空航天、汽车、建筑、食品、首饰、游戏、日用品和教育等众多领域。可以预见的是，3D技术将更趋向于日常消费品与工业零部件制造的方向[2]。科研人员成功的为一位年迈的老人植入了3D打印制成的下颚骨，成为世界上首次使用3D打印产品代替人体骨骼的案例。并且结合生物涂层技术，有效的避免了对3D打印产品的排斥反应。GE航空事业部的工程师通过直接金属激光烧结技术制造喷气式发动机的零部件，由这种技术成型后的零部件的耐久性是传统工艺生

2、产的零部件的5倍以上，并且还将零部件的数量从20多个缩减到3个，这项突破为未来的GE航空带来了更多的可能性。3D打印在汽车制造中的应用主要体现在设计阶段与零部件制造阶段。相比传统的手工油泥模型，3D打印技术能够更精确的将设计图转变成实物。同时，3D打印技术可以缩短零部件的研发周期，降低研发成本。某些建筑的局部结构常常给那些追求突破的设计师带来了难题，但是随着3D打印技术的出现，让同时兼具美学与结构功能的建筑构件不再成为梦想了。研究人员不断在3D打印机上尝试使用新型材料，在不断试验的过程中，将目光转向了食品领域。

3、目前已经能够通过3D打印技术成功制作巧克力、糖果等。法国初创企业Skimlab开发出一个专门用于首饰设计的在线应用软件，当客户完成个人化的设计后，该公司会提供3D打印服务，通过使用金、银、钢等材料将客户设计的产品制成实物。3D打印技术的出现至今已有20多年的历史，但却在近几年来才出现在各大新闻报道中，被人们所了解。3D打印的原材料从过去的塑料到如今金属、树脂、陶瓷甚至活体细胞，只历经了短短数十年的时间，由此可见3D打印技术的发展迅猛与其不可估量的前景。随之3D打印机的发展，其相关技术也在逐渐起步，例如3D扫描仪

4、、模型社区等，这也同时将会是未来的发展趋势。........1.23D打印机发展状况表1-1记录了3D打印机的诞生及发展历程，随着近年来3D打印技术的迅猛发展，我国的3D打印技术及设备的研制也取得了较大的进展。我国对于3D打印技术（过去称为快速成型技术，RapidPrototype，简称RP）的研究始于1991年。近几年来，我国3D打印技术飞速发展，已成功研制出紫外线光固化成型SLA、材料层叠成型LOM、选择性激光烧结成型SLS、熔融沉积成型FDM、三维打印成型3DP等成型工艺方法及设备，并且逐步实现了商品化，

5、其性能也正在向国际水平看齐[3]。在工业领域中，激光烧结金属粉末技术飞发展较快，已能够基本满足特种零部件的机械性能要求，可应用于航天、航空装备制造。同时，生物细胞3D打印技术也取得了显著进展，已经能够制造立体的模拟生物组织，为我国生物、医学领域尖端科学研究提供了关键的技术支撑。虽然国内3D打印行业正在处于在快速发展的阶段，但也同时受到了许多限制因素。...第三章打印机控制系统研究........243.1打印机硬件的选型.......243.2打印机控制软件的选择.....283.3小结.......33第四章

6、打印精度的影响因素........344.1硬件对打印精度的影响.....344.1.1冷却风扇的影响.......344.1.2加热式平台的影响...364.2软件对打印精度的影响.....374.3小结.......45第五章总结与展望......465.1课题研究工作总结.......465.2研究展望.....46第四章打印精度的影响因素4.1硬件对打印精度的影响在3D打印过程中，产生翘边是一个非常普遍的现象，尤其是在制作薄壁、细长型零件的过程中更为常见，这种现象极大的影响了零件的成型质量。在打印过程中

7、，丝状材料经历了由固态到熔融态，再到冷却固化的三个阶段。在这些变化过程中，由于材料的体积收缩而产生的内应力会使得整体产生变形、翘边甚至断层现象，如图4-1和4-2所示：造成翘边、断层现象的主要原因是由于在成型过程中，挤出后的材料在不同层的收缩程度不同，进而造成应力不等所产生的。如图4-3所示，最下层的材料已经处于完全固化状态，最上层的材料处于熔融态，由下至上，材料的收缩程度逐渐增大。比如说，材料完全冷却后的固化程度为100%，材料冷却一阵后的固化程度为60%，刚挤出的材料固化程度为10%。那么当不同层的材料堆叠

8、在一起后，上层固化程度为10%的材料将会带着已经固化60%的材料一起收缩，此时的收缩程度将大于原本材料自由收缩的程度，那么就会造成翘边现象的产生。因此，为了避免翘边现象的产生，就需要从造成翘边的本质去解决这种情况的发生。如图4-4所示，假设每次新挤出后的材料都堆叠在已经完全固化的材料上，熔融态的材料就不能带动上层材料一起收缩，就相当于每次都是堆叠在稳固的平台上，这样就可以有效的避免翘边