3D打印机研制项目报告

'...3D打印机研制项目报告一、项目名称《低价3D打印机的研制与设计》二、项目开发背景：从科技大方向上，3D打印机已经成为这个时代科技的代表，中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印技术必将成为未来的发展方向;仅从我们琴岛学院机电工程系来讲，3D打印机也是我们系不可或缺的产品，作为机电专业，我系部所有教学模型全是从外面采购而来，如果低价3D打印机研制成功，这些都可以实现自给自足，还可以根据实际教学需求，由师生自己设计这部分模型。电子实习，机械设计都是必备的仪器。三、研制与设计意义众所周知，在进行机械零件的设计时，通常都要经过多次反复的构思、设计、制作、检验、优化的过程，这样才能设计出完美的产品。如何能快速的看出设计成果，如何能尽早的检验是否存在设计缺陷，这困惑了很多的设计人员。如果有一台3D打印机的话，就会很好的解决这些问题。但是，目前，国外的公司已经出现了一些快速成型设备，但是价格都十分昂贵。所以，我们的目标就是设计并实现一种低价格的3D打印机。研制意义有一下几点：... ...（1）3D打印机具有科技代表的意义。（2）3D打印机可为我系机械专业课程设计，实习加工模型。（3）3D打印机电控部分可作为为电气电子专业课程设计。（4）3D打印机可生产我系部所需教学模型，其他工艺品等。（5）研制的3D打印机可申请专利，荣誉我机电系，销售产品，创收我系部。四、3D打印机的设计思路：第一部分：3D打印机的硬件设计第二部分：3D打印机的底层控制软件第三部分：3D打印机的上层交互软件五、3D打印机的一些相关知识我们的3D打印机总共包括三个部分：第一部分：3D打印机的硬件设计3D打印机的工作过程，其实很简单。大家可以想想我们平时用的打印机是如何工作的。我们的3D打印机下面有一个工作台，它能够接住我们喷出的塑料。然后上面有一个热熔喷头，喷出热熔的ABS塑料，然后我们的工作台在步进电机的作用下在水平方向运行，喷头做垂直方向的运动。在一层上，这样一个点一个点的打印，然后这样一层一层的叠加，最终我们的3D模型就打印出来了。下面这个图，能够很好的说明模型的打印过程：... ...为了完成这个打印，我们的3D打印机的主要硬件包括驱动电路板、步进电机、嵌入式主控板、热熔喷头和工作台。在控制电路板的指挥下，步进电机能够控制我们的热熔喷头在Z轴方向运动，同时控制工作台在XY轴方向运作，这样可以实现整体的三维运行，最终在工作台上面进行打印。整个系统的关键是要实现热熔喷头的三维运动，从而实现三维物体的打印。第二个部分：“3D打印机”底层控制软件的设计底层控制软件是上层界面交互软件和下层控件硬件的一个桥梁。控制软件主要是接受GCODE指令，然后将GCODE指令转化成步进电机控制的指令序列，最后将电机控制指令序列转换成I/O指令实现电机的控制。该软件将内嵌到3D打印机中，以固件的形式存储在嵌入式计算机中。我们是如何得到GCOCE指令的呢？这是我们的上层的交互软件的一部分任务。上层的交互软件主要是实现这样的功能：第一，能够导入STL文件并且进行显示。什么是STL文件？STL文件就是能够存储设计好的模型的一种文件格式。一般的专业设计软件都可以生成STL文件。导入完STL文件以后，我们的就能够在屏幕上面看见我们绘制的3D模... ...型了。第二，对显示模型进行一些细小的调整，例如选择，放大，缩小，平移等调整。接下来就是我们的重头戏，生成GCODE指令。如何生成GCODE指令？第三部分：上层的交互软件我们还是说说STL文件。STL文件存放的是组成模型的每个三角形的法向量和三个点的坐标。这些所有的三角面就可以组成我们的模型体。但这只是表面模型。怎么将表面模型变成工作台和喷头的三维运动呢？我们需要对三角形进行切片。最后，点击打印按钮，向控制电路板输出GCODE指令，只需等待数分钟，就能够快速的打印出设计好的3D模型。需要强调的一点是：我们的上层交互软件是不进行相关的设计工作，设计工作应该在专业的设计软件的进行。六、我们的前期工作包括如下部分：这部分主要是介绍为什么我们能够做出3D打印机该项目所有参与成员已经搜集了大量关于“3D打印机”的资料，并且设计对3D打印机的整体架构有了一定的认识，产生了自己构想。同时对3D打印机的控制软件与硬件有了初步设计。对于Ultimaker散件_组装有深刻研究。目前，我们已经完成了STL文件的读取和显示此外，我们分析了部分GCode指令并进行实际调试。... ...七、项目预期成果：（1）完成3D打印机硬件的设计与制作（2）设计并实现了3D打印机相关软件（3）应用做成的3D打印机结合相关的软件实现了一些实体的制作（4）通过本项创新实验，提升项目组成员的自主学习能力和创新能力和团队协作能力以下内容为现在市场3D打印机存在的问题1)虽然3D打印机的耗材不止一种，但是还是有限的，这就限制了它的生产。其中有些耗材还是对人体有害的，不能用于家庭只能用于小型办公。2）精度不高。如飞机这般高精密的产品使用了3D打印的部件，并不意味着能正常使用3D打印产品这些零部件仅仅是放在试用产品上，量产的飞机不会使用这些耐久度不高的材料组装的。3）不能生产大型物体。4)3D打印机，每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕... ...后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。【本着资源的重复利用原则，我们将集中力量解决3D打印过程的剩余粉末和现实生活中丢弃的废旧资源，进行材料的可回收重复利用】以上全部内容是我们3D打印机小组的所有讲述，上请系部审核裁定...'