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

2、Institute of Technology 課程設(shè)計說明書 課程名稱：自動控制元件及線路 設(shè)計題目： 3D 打印機的研究與設(shè)計方案 院系： 航天學(xué)院自動化 班級： 1104104 設(shè)計者： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師 : 設(shè)計時間： 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，請聯(lián)系改正。 摘 要 本次課程設(shè)計經(jīng)過對 2D 打印機的了解和對電機傳感器的認(rèn)識，經(jīng)過類比和分析來初步設(shè)計 3D 打印機。本文主要內(nèi)容為電機類型， 型號選擇及參數(shù)的測算，而且應(yīng)用了 PWM 控制等數(shù)字信號在電 機控制中進行驅(qū)動。比較了不同種類傳感器的優(yōu)劣，選出了對比 優(yōu)化方案及元件。利用控制理論實現(xiàn)了 3 維定位和實現(xiàn)打印功 能，給出初步設(shè)計方案。 關(guān)鍵詞：步進電機、傳感器、 3D、定位控制系統(tǒng)、數(shù)字信號處理

4、 器 3 2020 年 4 月 19 日 文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請聯(lián)系改正。 一、國內(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，而且將帶動工業(yè)設(shè)計、新材料、精益制

5、 造等多個領(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，在國外， 3D 打印機已 經(jīng)商品化。作為一種經(jīng)濟型快速成型技術(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， 讓產(chǎn)品設(shè)計、建筑設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、醫(yī)療用品設(shè)計等領(lǐng)域的設(shè)計 者，第一時間方便輕松的獲得全彩色實物模型，便于重新修定 CAD 設(shè)計模型 ,從而

6、節(jié)省了為錯誤設(shè)計制造工藝裝備的費用 ,并節(jié)省 了研制時間。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，與傳統(tǒng)技術(shù) 相比，三維打印技術(shù)還擁有如下優(yōu)勢：經(jīng)過摒棄生產(chǎn)線而降低了 成本；大幅減少了材料浪費。具有巨大的應(yīng)用潛能和廣闊的市場 前景。 當(dāng)下，中國的 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 材料方面相對落后，可是，就在 10 月 17 日，中國 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，請聯(lián)系改正。 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已經(jīng)成立，這就意味著中國開始越來越重視該技術(shù)。因 此，開展三維打印快速成型機控制系統(tǒng)的研發(fā)，具有重要的現(xiàn)實 意義。本課題經(jīng)過對該機械系統(tǒng)的研究，探索并深入了解電機， 傳感器及反饋系統(tǒng)，達(dá)到加深對課內(nèi)知識的理解的目的，并利用 控制理論實現(xiàn)了 3 維定位和實現(xiàn)打印功能，給出初步設(shè)計方案。 。 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，且不易擴散。然后 是噴灑一層

8、均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(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，實體模型將會被 “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、確定實現(xiàn)系統(tǒng)功能：設(shè)計一個 3D 打印機，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： 儲存溫度： 0-32℃ 5 2020 年 4 月 19 日