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1、 3D打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。 Harbin

2、Institute of Technology 課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱：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) 2 2020 年 4

3、月 19 日 文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。 摘 要 本次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過對(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)過類比和分析來初步設(shè)計(jì) 3D 打印機(jī)。本文主要內(nèi)容為電機(jī)類型， 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

4、 器 3 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。 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) 4 2020 年 4

7、月 19 日 文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)成立，這就意味著中國(guó)開始越來越重視該技術(shù)。因 此，開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℃ 5 2020 年 4 月 19 日