教学型3D打印机开发

作     者：井石磊 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王宏斌

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：3D打印技术 结构设计 精度分析 

摘      要：3D打印技术(也称为快速制造技术),被标榜为新一轮工业革命的代表技术,得到我国政府的大力支持。2016年7月28日,国务院发布“十三五国家科技创新规划。主要规划“十三五期间科技创新的整体思维、发展目标、主要任务和重大举措,是中国在该领域的的重点专项规划,是我国迈进创新型国家的行列的行动方向。其中正式提出《增材制造》专业,大力提倡高等职业院校开展该方向的建设。而作为中等职业院校虽然没有做明确的要求,但作为职业教育的重要一份子,也应该开展相关的专业探讨和建设。3D打印专业的建设所需要的条件很多,其中包括师资的培训、设备的购买、教学场地的规划等等,而设备是限制其在中等职业院校发展的一个重要因素,因为现阶段的3D打印设备的价格都比较昂贵,特别是光固化成型设备,其一般价格都在100万左右,而中等职业院校的教学成本要求其不可能大量购买这类设备来完成教学。本次设计就旨在解决中等职业院校设备成本太高的问题。3D打印专业的建设离不开3D打印设备,而现阶段的3D打印设备中比较容易入手的就是3D打印机,3D打印机是集机械学科、电子学科、材料学科等一系列学科的产物,是一台完美的机电一体化设备。本文主要研究一台FDM型3D打印机的基本结构和控制组成,完成一台3D打印机的制作,FDM型3D打印机主要采用熔融沉积的工艺来完成3D打印,其在现阶段3D打印机中占有较大的比例,因为其结构比较简单、控制容易,但其精度较差,基本上能保证精度在0.3mm左右。但本文主要针对中等职业学校的教学所用,所以0.3mm的精度基本上能满足其要求。作者主要根据3D打印机的基本结构、机械原理、电路原理、传感部分等进行的相关研究和选择,并通过组装、调试得到一个完整的3D打印机。由于自制3D打印机的材料等比较简易,所成型的产品与真正的工业型3D打印机的差别较大,特别是精度和表面粗糙都不够。作者在最后对自制3D打印机的精度进行的实验验证,并选取了较合理的参数范围来满足教学对产品的要求。本次设计首先完了一台FDM型3D桌面打印机,打印精度不是很高,但成本低廉,材料获取简单。其次通过制作和精度调试过程遇到并解决的问题,最后为保障3D打印机的精度和成型时间通过实验数据得到一组最优参数的范围,为提高中等职业院校3D打印技术的教学和应用提供帮助。