基于FDM技術(shù)3D打印機(jī)的設(shè)計與研究.pdf

1、自3D打印技術(shù)問世以來，3D打印機(jī)便成為3D技術(shù)領(lǐng)域的前瞻性產(chǎn)品，并逐步成為一項新型的主流加工技術(shù)。3D打印機(jī)的發(fā)展不僅成為未來世界新的創(chuàng)造性科技，更是掀起了世界性制造業(yè)革命的熱潮，不僅改變了多年來制造業(yè)的生產(chǎn)方式，也進(jìn)入到我們的日常生活。3D打印機(jī)作為一種高科技設(shè)備，綜合應(yīng)用了CAD技術(shù)、CAM技術(shù)、激光學(xué)、光化學(xué)及材料科學(xué)等諸多方面的科學(xué)與技術(shù)。它使得產(chǎn)品設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計及醫(yī)療用品設(shè)計等領(lǐng)域的研發(fā)者，能夠快捷方便地獲得三維實

2、物模型，方便后期的設(shè)計。目前3D打印機(jī)的發(fā)展和推廣仍然有著廣闊的空間，同時也面臨著諸多困難和挑戰(zhàn)，尤其在設(shè)備成本、成型材料、打印精度、打印速度和打印效率等方面需要進(jìn)行更加深入的探索與研究。
　　針對現(xiàn)有3D打印機(jī)效率低、精度差及原材料昂貴等不足，深入分析3D打印機(jī)的工作機(jī)理，設(shè)計新型基于熔絲沉積成型(FDM)技術(shù)3D打印機(jī)，提出三噴嘴擠出機(jī)構(gòu)，改善現(xiàn)有3D打印機(jī)中的不足。根據(jù)各部分功能的不同對3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊劃分，分別

3、對擠出機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)、伺服系統(tǒng)以及溫度控制系統(tǒng)等進(jìn)行研究，并對核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。對基于FDM技術(shù)3D打印機(jī)進(jìn)行零部件的設(shè)計及整機(jī)裝配，為3D打印機(jī)的仿真分析及進(jìn)一步改進(jìn)提供數(shù)模;針對3D打印機(jī)核心機(jī)構(gòu)（擠出機(jī)構(gòu)）及結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，研究出三噴嘴擠出機(jī)構(gòu)、柱塞泵式擠出機(jī)構(gòu)和滑片泵式擠出機(jī)構(gòu);對3D打印機(jī)承載零部件的強(qiáng)度及剛度等性能進(jìn)行分析，檢驗所設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性;對擠出機(jī)構(gòu)進(jìn)行流體仿真分析，模擬3D打印機(jī)工作時機(jī)構(gòu)內(nèi)部流體的實際運(yùn)動情

4、況，驗證三噴嘴擠出機(jī)構(gòu)的可行性;對3D打印機(jī)的控制流程進(jìn)行研究，分析3D打印機(jī)工作時擠出機(jī)構(gòu)、送絲機(jī)構(gòu)及伺服機(jī)構(gòu)等分工協(xié)作流程，確保3D打印機(jī)工作的穩(wěn)定性。
　　通過對基于FDM技術(shù)3D打印機(jī)進(jìn)行研究與設(shè)計，既提高其成型精度及成型速度，又改善絲材容易堵絲、溢流、斷流以及設(shè)備昂貴等問題。通過打印樣件對所研制3D打印機(jī)進(jìn)行實驗測試，經(jīng)驗證可知，基于FDM技術(shù)3D打印機(jī)達(dá)到了項目的設(shè)計要求，為開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高精度、高效率且低成本