彩色FDM 3D打印机关键技术研究.pdf

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1、硕士学位论文彩色FDM3D打印机关键技术研究（学术型）RESAERCHONKEYTECHNOLOGYOFCOLOURFDM3DPRINTER王震宇哈尔滨工业大学2018年6月中图书分类号：TH122学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文彩色FDM3D打印机关键技术研究硕士研究生王震宇导师王东鹏申请学位工学硕士学科机械电子工程所在单位机电工程学院答辩日期2018年6月授予学位单位哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH122U.D.C:621DissertationfortheMast

2、erDegreeinEngineeringRESEARCHONKEYTECHNOLOGYOFCOLOURFDM3DPRINTERCandidate：WangZhenyuSupervisor：WangDongpengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferr

3、ing-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要3D打印技术也称快速成型技术，是按照增材原则利用事先生成的数据文件直接生产制造产品的一种技术。FDM（FusedDepositionModeling）技术即熔融沉积成型技术，基于这种技术的打印机使用具有热塑性能的丝状耗材，打印喷头喷出熔融材料并冷却，逐层叠加生成打印产品。这项技术具有成本低、制造使用方便、可选用材料多等优势，已成为目前快速成型领域使用最广泛的技术。但目前基于FDM技术的3D打印机基本都只能打印

4、单色产品，或进行双色交替打印，缺少廉价实用的彩色打印技术，而色彩作为物体最基本的属性，对产品是十分重要的。本课题在对国内外对彩色FDM打印技术研究的基础上，设计了一款能够实现彩色打印的多喷头FDM打印机。彩色FDM3D打印机的开发包括混色方案的制定、打印头设计、机械系统和控制系统的设计。首先，制定FDM设备的混色方案，决定采用并置混色法。在此混色方案基础上进行FDM打印机打印头的设计，设计实现了四进四出的打印头，并对设计具有更多喷头，可以实现更丰富色彩效果的打印技术进行了展望。其次，为FDM打印设备设计机械系统，包括打印机

5、壳体，传动机构等部件，设计了FDM设备的控制系统以实现彩色打印，完成了FDM彩色打印设备的整体设计，并进行了打印实验，获得了产品。本课题的研究内容有一定的实用价值，对于FDM彩色打印设备的开发可以起到重要的启发作用。关键词：彩色FDM；并置混色；打印头；结构设计；路径规划I哈尔滨工业大学硕士学位论文Abstract3Dprintingtechnology,alsoknownasrapidprototypingtechnology,isbasedontheprincipleofincreasingproduction,usi

6、ngpre-generateddatafilestodirectlyproduceproducts.FDM(FusedDepositionModeling)technologyisfuseddepositionmodelingtechnology,theprinterbasedonthistechnologyusesfilamentousmaterialswiththermoplasticproperties.Thepringtingnozzleisusedtospraythemoltenmaterialandcool,t

7、heprintingproductissuperimposedbylayerandlayer.Thistechnologyhasmanyadvantages,suchaslowcost,easytomanufactureanduse,andmanymaterialscanbeused.Ithasbecomethemostwidelyusedtechnologyinthefieldofrapidprototyping.Butatpresent,most3DprintersbasedonFDMtechnologycanonly

8、printmonochromeproducts,orprintdoublecoloralternately,lackofcheapandpracticalcolorprintingtechnology.Asonebasicpropertyofobjects,colorisveryimportantfor