3D打印工作原理及操作步骤.doc

《3D打印工作原理及操作步骤.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、3D打印工作原理及操作步骤3D打印机正如其名，是一种能够打印出3D实体的机器。如我们普通的打印机一样，能够在纸面上打印出任意形状的画面。理想的3D打印机能够在3维空间中打印出任意形状的实体模型，能够不受结构工艺限制，直接将零件的3维数据资料打印成实体零件在传统的机械设计程序上，一个零件需要由设计者设计完成，并绘制好2维图纸（通常是3视图的形式，并且有些细节部位还需要追加详细图）。然后把这个零件的图纸交给机械工艺师，机械工艺师会根据你的零件图纸排列加工制造工序，再然后工人会按照机械工艺师设计安排的工序来制造零件。通常这个流程还不能一次性完成。

2、机械设计者设计的零件可能会有部分结构不容易加工制造，机械工艺师会将信息反馈给机械设计师，机械设计师再修改图纸。而一旦有了3D打印机，整个流程就简化了。设计者设计完成零件后，就可以直接制造。不需要绘制3视图，不需要细节描述的详细图，不需要工艺师的编排工序，不需要工人加班，而且极少有结构工艺限制，只需要3维数据本文分为两个部分，第一部分将为简要介绍FDM式3D打印机的工作原理，第二部分介绍打印机的硬件和软件操作。  第一部分：FDM式3D打印机原理简介 任何3维物体都可以看成是由一个个面堆叠累积而成的。就像宝塔一样，是由一层一层的楼堆起来的。比

3、如说，一个球形物体，就可以看成是由一个个厚度很小直径不同的圆柱堆在一起形成的。对于任何一个物体，都可以看成是由一个个厚度很小的菱形物体堆起来的。如果引用数学中的概念，那么就是，当这些菱形的厚度趋近于无穷小的时候，这个堆砌起来的实体与目标实体就是完全一致的。遗憾的是，现实中任何物体都是有厚度的。可是我们可以把这个厚度做到很小，小到我们能容忍的误差以下，就够了。 FDM式的3D打印机就是利用这个原理，将任意一个三维数据实体，切割成一个个面来分析。那么理论上只要这台打印机能够实现打印出任意形状的面，它就可以打印出任意形状的物体了（不考虑重力对结构

4、的限制因素）。 所以FDM式的3D打印机有一个喷嘴，它能够稳定连续的喷出直径一定的塑料（或者其他热融性的材料）。这个喷嘴一般由步进电机来控制移动。就像我们捏牙膏一样，我们一边用力捏牙膏，一边移动牙膏，就可以把牙膏在牙刷上涂一条直线出来。3D打印机的原理就和我们捏牙膏是一模一样的，只是它的运动由3D实体数据来控制，而且喷出来的材料是稳定的，它一边喷一边按照特定的方式移动。这样它就可以打印出特定的形状来了。等热融性的材料冷却下来，这个实体就定形了。 那么我们怎么从手头一无所有，到打印出一个实体呢？世界上3d设计软件千奇百怪，我们怎么把自己设计的

5、3维实体做成能够被打印机应用的数据呢？ 这里一定要感谢世界上的开源组织和标准化组织（通常是行业的龙头老大）。是他们让我们虽然使用不同的软件，但是我们仍然可以用同样的数据来交流。所有的3D模型都可以导出同样格式的数据，比如说stl，x_t，step等等格式。还有控制机床运动的加工语言：G语言。 因为这些标准的存在，让我们整个流程可以走得更顺畅。 从技术实现角度来看，要实现FDM式3D打印机，就只需要实现以下三个技术：1、能够将3维数据格式（如：stl,x_t,step）解析成机械加工的G语言。正如前文所说，这一个步骤实质上就是生成“捏牙膏的方

6、法”。在这个步骤里，3维数据被解析成一层层面，面被解析成一条条线。线被解析成一条条的G代码。这里的解析方法可以有开源社区提供。 这里也稍微简介一下G代码：G代码是用来控制机械加工刀具（喷嘴）运动的代码。2、能够解析G代码的机器。通过第1个技术手段，我们有G代码。接下来就需要一台能够“读懂”G代码的机器。要实现G代码的机器，技术关键在插补算法。所谓的插补算法实际上就是让刀具能够精确的按照指令走。为了说明插补算法的功能，这里再介绍一条简单的G代码：G90G01 X10 Y10 Z10 F100。这条代码中，G90表示采用绝对坐标格式，G01表示

7、直线运动，X0Y0Z10表示目的坐标为（10，10，10），F100表示移动速度为100个单位每分钟（单位可通过G20/G21指令来设置成毫米/英寸）。要控制刀具（喷嘴）走直线就和简单的控制刀具移动到目的地不一样的了。它不仅仅要控制结果，还要控制过程。它需要刀具（喷嘴）在三个坐标轴上的速度的合速度能够一直在指定的直线上。当然更复杂一点的，还要求插补算法能够实现G语言的G02，G03指令。这两条指令是控制刀具（喷嘴）画（逆时针/顺时针）圆。 简单的说，需要有台机器，能够严格的实现G代码的指令。能够读了G代码后，再控制电机（通常是步进电机）来实

8、现刀具（喷嘴）的运动。 3、能够稳定喷材料的喷嘴。事实上，这是从物理上实现3D打印的关键技术。市场上常见的喷嘴是由带尖的金属喷嘴，热传感器，加热电阻和一个步进电机组成的。加热电阻