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3D打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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Harbin
2、Institute of Technology
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
課程名稱(chēng):自動(dòng)控制元件及線路
設(shè)計(jì)題目: 3D 打印機(jī)的研究與設(shè)計(jì)方案
院系: 航天學(xué)院自動(dòng)化
班級(jí): 1104104
設(shè)計(jì)者:
學(xué)號(hào):
指導(dǎo)教師 :
設(shè)計(jì)時(shí)間: 10.15--12.22
哈爾濱工業(yè)大學(xué)
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3、月 19 日
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摘 要
本次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì) 2D 打印機(jī)的了解和對(duì)電機(jī)傳感器的認(rèn)識(shí),經(jīng)過(guò)類(lèi)比和分析來(lái)初步設(shè)計(jì) 3D 打印機(jī)。本文主要內(nèi)容為電機(jī)類(lèi)型,
型號(hào)選擇及參數(shù)的測(cè)算,而且應(yīng)用了 PWM 控制等數(shù)字信號(hào)在電
機(jī)控制中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。比較了不同種類(lèi)傳感器的優(yōu)劣,選出了對(duì)比
優(yōu)化方案及元件。利用控制理論實(shí)現(xiàn)了 3 維定位和實(shí)現(xiàn)打印功
能,給出初步設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī)、傳感器、 3D、定位控制系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理
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器
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一、國(guó)內(nèi)外在該方面的研究現(xiàn)狀分析及研究的目的意義
1、現(xiàn)狀及研究意義: 3D 打印快速成型技術(shù)實(shí)質(zhì)是“快速成型
技術(shù)”,也被稱(chēng)為“增量技術(shù)”、“增材技術(shù)”,是傳統(tǒng)制造技
術(shù)與新材料的完美結(jié)合,而且將帶動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)、新材料、精益制
5、
造等多個(gè)領(lǐng)域顛覆性的改變。 3D 打印技術(shù)作為當(dāng)前最具有生命力
的快速成型技術(shù)之一,適用于家用電器、辦公室用品、建筑模
型、醫(yī)學(xué)模型等領(lǐng)域的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā),已經(jīng)廣泛應(yīng)用到航空航天等
軍事領(lǐng)域和大型復(fù)雜構(gòu)件的一次成型制造,在國(guó)外, 3D 打印機(jī)已
經(jīng)商品化。作為一種經(jīng)濟(jì)型快速成型技術(shù),綜合應(yīng)用了 CAD/CAM
技術(shù)、激光技術(shù) ,光化學(xué)以及材料科學(xué)等緒多方面的技術(shù)和知識(shí),
讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療用品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)
者,第一時(shí)間方便輕松的獲得全彩色實(shí)物模型,便于重新修定
CAD 設(shè)計(jì)模型 ,從而
6、節(jié)省了為錯(cuò)誤設(shè)計(jì)制造工藝裝備的費(fèi)用 ,并節(jié)省
了研制時(shí)間。它具有成本低、系統(tǒng)可靠性高,設(shè)備體積小、噪聲
小、成型速度快、產(chǎn)品材料與顏色可多樣化等優(yōu)點(diǎn),與傳統(tǒng)技術(shù)
相比,三維打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢(shì):經(jīng)過(guò)摒棄生產(chǎn)線而降低了
成本;大幅減少了材料浪費(fèi)。具有巨大的應(yīng)用潛能和廣闊的市場(chǎng)
前景。
當(dāng)下,中國(guó)的 3D 打印技術(shù)還處于起步階段, 3D 打印技術(shù)
基本由大學(xué)和一些小企業(yè)在做研究,尚未有成品出現(xiàn),在軟件和
材料方面相對(duì)落后,可是,就在 10 月 17 日,中國(guó) 3D 打印技術(shù)
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產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)成立,這就意味著中國(guó)開(kāi)始越來(lái)越重視該技術(shù)。因
此,開(kāi)展三維打印快速成型機(jī)控制系統(tǒng)的研發(fā),具有重要的現(xiàn)實(shí)
意義。本課題經(jīng)過(guò)對(duì)該機(jī)械系統(tǒng)的研究,探索并深入了解電機(jī),
傳感器及反饋系統(tǒng),達(dá)到加深對(duì)課內(nèi)知識(shí)的理解的目的,并利用
控制理論實(shí)現(xiàn)了 3 維定位和實(shí)現(xiàn)打印功能,給出初步設(shè)計(jì)方案。
。
2、基本原理:每一層的打印過(guò)程分為兩步,首先在需要成型的
區(qū)域噴灑一層特殊膠水,膠水液滴本身很小,且不易擴(kuò)散。然后
是噴灑一層
8、均勻的粉末,粉末遇到膠水會(huì)迅速固化黏結(jié),而沒(méi)有
膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替
下,實(shí)體模型將會(huì)被 “打印 ”成型,打印完畢后只要掃除松散的粉
末即可得到模型,而剩余粉末還可循環(huán)利用。
二、任務(wù)分析
1、確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能:設(shè)計(jì)一個(gè) 3D 打印機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)用熱
能加熱熔融材料,并從噴頭噴出,逐層堆積出模型。
由
3D
打印機(jī)的基本原理我們分析其功能需求大致有
:分層軟
件、疊加粘貼、輸入圖形、定位監(jiān)測(cè)等。
3D
打印與
2D
打印相同
之處在于,其都是采用逐漸掃描,掃描完畢再輸出的設(shè)備。
2、性能指標(biāo):
( 1).溫度范圍:
儲(chǔ)存溫度: 0-32℃
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