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三维打印机多材料精准进给控制系统研究

三维打印机多材料精准进给控制系统研究

作者：彭壮壮河北工业大学

学位级别：硕士

多材料3D打印技术代表着增材制造的发展前沿,功能梯度材料(Functionally Graded Materials,FGMs)的打印制备是多材料3D打印技术的发展热点,由于功能梯度材料在某些极限工况下仍然能够保持正常工作性能,因此在生物医学工程、核工业、航... 详细信息

多材料3D打印技术代表着增材制造的发展前沿,功能梯度材料(Functionally Graded Materials,FGMs)的打印制备是多材料3D打印技术的发展热点,由于功能梯度材料在某些极限工况下仍然能够保持正常工作性能,因此在生物医学工程、核工业、航空航天等领域都有着广泛应用。传统方法制备功能梯度材料难度大,成本高。而微流挤出成形工艺制备功能梯度材料能够控制多材料坯体内部结构以及材料组分组成,具有成形工艺过程简单、成本低、材料适用范围广以及包容性高等优势,因此研究微流挤出成形工艺制备功能梯度材料具有重要的工程应用价值。现阶段3D打印功能梯度材料面临成形精度不高,内部材料组分分布难以精准控制等挑战。本文以微流挤出成形原理为基础,开发了三维打印机多材料控制系统,并对空间运动与材料进给控制系统进行了优化。论文主要研究内容如下:(1)基于微流挤出成形工艺制备功能梯度材料原理,提出三维打印机多材料控制系统的总体框架。为实现制备功能梯度材料坯体的目标,提出以进给控制系统为核心的三维打印机控制系统软件与硬件模块的构建原则,对机械进给结构进行校核,并对控制系统数据处理流程进行分析。(2)优化S形曲线加减速算法,设计材料转变过渡控制策略以及路径信息自适应优化算法,实现成形平台运动与多种浆料精准进给控制。对打印机的空间运动与浆料进给进行规划,制备坯体过程中依据不同的转变规律匹配不同加减速参数对过渡距离进行合理控制。相比于单材料打印,多材料打印的空间运动复杂,进给控制系统能够实现对路径的自适应规划。通过成形质量实验、过渡距离实验与路径信息自适应实验,验证打印机优化后精准进给控制策略的有效性与可靠性,提高了坯体打印质量。(3)构建适用于多材料打印机挤、混料一体的优化控制策略,提高坯体打印质量。针对气泡等常见问题导致的挤压力不稳定现象,设计变论域模糊PID压力稳定控制器,实现挤压力的快速稳定。研究螺杆转速与打印质量的影响关系,确定当前参数下螺杆的合适转速。通过以上优化,实现坯体形貌与组分精度的提升。

关键词：功能梯度材料三维打印机材料转变路径自适应压力稳定控制器

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三维打印机开启新领域

环球飞行 2012年第12期 60-65页

当前，与三维打印技术有关的报道不时见诸媒体，据报道。人们已经使用三维打印机打印出了飞机模型、口味与日常食用肉相接近的肉类产品等。与此同时，科学界的业内人士也开始关注三维打印机，并利用其打印出了从化石复制品到生物分子再... 详细信息

当前，与三维打印技术有关的报道不时见诸媒体，据报道。人们已经使用三维打印机打印出了飞机模型、口味与日常食用肉相接近的肉类产品等。与此同时，科学界的业内人士也开始关注三维打印机，并利用其打印出了从化石复制品到生物分子再到跳动的心脏细胞等研究对象和材料。有科学家认为，三维打印技术的横空出世改变了制造业的游戏规则。英国《自然》杂志网站在报道中表示：三维打印机正润物细无声地开启新的科研领域。

关键词：三维打印机打印技术飞机模型肉类产品业内人士生物分子游戏规则《自然》

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三维打印机及其后处理设备工业设计研究

艺术与设计（理论版） 2011年第1X期2卷 129-131页

作者：刘玮丁伟杨继全南京林业大学家具与工业设计学院南京师范大学信息与控制研究所

文章以一款典型的现代机电产品——彩色三维打印机及后处理设备为例,对其工业设计要素进行了综合分析,在产品功能、结构、材料与加工工艺等工程技术设计要求的基础上,根据机电产品的工业设计原则,对产品造型的整体与细节、比例与尺度、... 详细信息

文章以一款典型的现代机电产品——彩色三维打印机及后处理设备为例,对其工业设计要素进行了综合分析,在产品功能、结构、材料与加工工艺等工程技术设计要求的基础上,根据机电产品的工业设计原则,对产品造型的整体与细节、比例与尺度、变化与统一、色彩与装饰等进行了设计研究与实践,并应用用户任务模型及人机工程学方法对设计方案的人机关系进行了分析与验证。

关键词：三维打印机后处理设备工业设计人机工程

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基于Arduino平台的三维打印机研究

基于Arduino平台的三维打印机研究

作者：程静华中科技大学

学位级别：硕士

三维打印技术属于快速成型技术的一种,具有成型速度快、设备成本低、成型材料种类多以及成型尺寸大等优点,在模具制造、医学、建筑行业、消费品行业等领域有着广泛的应用。随着对快速制造技术需求的快速上升,开展三维打印机的研究具有... 详细信息

三维打印技术属于快速成型技术的一种,具有成型速度快、设备成本低、成型材料种类多以及成型尺寸大等优点,在模具制造、医学、建筑行业、消费品行业等领域有着广泛的应用。随着对快速制造技术需求的快速上升,开展三维打印机的研究具有重要的现实意义。首先,分析了基于微滴喷射的三维打印成型原理以及三维成型的工作过程,明确三维打印机的主要技术参数,结合三维打印系统机械结构和控制系统要求,设计了三维打印机总体方案。其次,运用基于模块化的设计思想,根据三维打印机功能要求,设计了三维打印的机械结构。在基于微滴喷射原理的彩色喷墨打印机的基础上,对三维打印机铺粉结构和三维运动机构进行了设计和研究。然后,根据三维打印机的机械结构和工作原理,开展了三维打印机控制系统的研究和开发,以Arduino MEGA 2560单片机作为三维打印机的运动控制平台,进行三维打印控制系统硬件电路设计,主要包括各运动轴和开关量元器件控制电路。围绕三维打印机Z轴升降机构运动要求,提出了合理的控制策略和方法,改善了双轴运动的同步性。根据三维成型要求,进行了三维打印机控制系统上位机与下位机的通讯软件开发,实现三维打印机执行机构的自动打印。最后,分析了三维打印机喷射溶液及粉末材料性能,配置三维打印成型粉末材料,优化选择了合理的三维打印成型工艺参数,并开展了三维成型实验,通过三维打印机成型实验验证,本文研究的三维打印机具有快速成型能力,能够打印出一定精度的制件。

关键词：三维打印机微滴喷射控制系统 Arduino

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三维打印机喷头的驱动系统

机械工程师 2003年第10期 25-27页

作者：劳奇成卢秉恒西安交通大学先进制造技术研究所陕西西安710047

喷蜡打印喷头是三维打印机的核心部件。文中介绍了三维打印技术,分析了喷蜡打印喷头的结构、原理、驱动信号时序以及驱动电压波形对喷头喷射效果的影响,并在此基础上提出了喷头驱动系统的原理框图及实现方法。

关键词：三维打印机喷墨打印头固态墨驱动系统

三维打印机ZPrinter310系统Z向升降台的结构设计

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机械管理开发 2008年第4期23卷 14-16页

作者：张昌明陕西理工学院机械工程学院陕西汉中723003

经对美国Z-Corp公司Zprinter310系统的分析和研究,根据三维打印机操作要求和特点,主要对传动系统功能部件及螺杆等主要部件进行了分析和设计,设计出了三维打印机ZPrinter310系统的Z向升降台装置,并对其他部件的设计计算提出了见解,从而... 详细信息

经对美国Z-Corp公司Zprinter310系统的分析和研究,根据三维打印机操作要求和特点,主要对传动系统功能部件及螺杆等主要部件进行了分析和设计,设计出了三维打印机ZPrinter310系统的Z向升降台装置,并对其他部件的设计计算提出了见解,从而为此种三维打印机的国产化设计研究打下了良好基础。

关键词：三维打印机快速成型结构设计

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三维打印机机型发展与趋势分析研究

机械工程师 2015年第6期 108-110页

作者：牛晰郑州航空工业管理学院郑州450000

介绍了三维打印的发展历程及各型三维打印机的性能特点。按照三维打印机的发展时段,可分为传统型三维打印机、特种型三维打印机和普及型三维打印机这三种大的类型。由于三维打印机具备现代工业的技术特点,在三维软件技术整合方面、三维... 详细信息

介绍了三维打印的发展历程及各型三维打印机的性能特点。按照三维打印机的发展时段,可分为传统型三维打印机、特种型三维打印机和普及型三维打印机这三种大的类型。由于三维打印机具备现代工业的技术特点,在三维软件技术整合方面、三维打印材料标准化应用方面以及对传统行业的刺激等方面都呈现出显著的影响作用。

关键词： 3D打印三维打印机机型种类影响作用

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以色列Objet三维打印机技术

模具工程 2006年第9期 12-13页

以色列0bjet公司是1998年成立于以色列首都特拉维夫南部Rehovot高新科技开发区的高科技公司。早在公司或立前3年，就投资数百万美元进行了PolyJet技术的相关研究。Objet公司成立后，2000年在北美正式推出了商业化的产品。公司的Eden系... 详细信息

以色列0bjet公司是1998年成立于以色列首都特拉维夫南部Rehovot高新科技开发区的高科技公司。早在公司或立前3年，就投资数百万美元进行了PolyJet技术的相关研究。Objet公司成立后，2000年在北美正式推出了商业化的产品。公司的Eden系列三维打印机是在享有多项专利的光敏树脂喷射技术的基础上开发而成，从而解决了任何复杂形状的三维物体均可以高品质、高精度、快速度地打印成形的难题。为汽车、机械电子、玩具、日用消费品、医疗、制鞋、艺术设计等诸多领域客户所青睐。是现今世界上成形精度最高（层厚达到16微米），使用操作简便、维护简单、后处理方便的三维打印机。

关键词：三维打印机喷射技术以色列高科技公司成形精度日用消费品高新科技光敏树脂

Dimension三维打印机帮助美国中学生培养工程实践能力

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CAD/CAM与制造业信息化 2007年第5期 94-95页

美国的科罗拉多州不仅以滑雪胜地和适于狩猎的丰富林地、河流闻名，其先进的教育体系也非常出名，该州的初中和高中学生平均考试成绩居全美国第一。科罗拉多州教育体系的成功，部分归功于该州的学校积极参与PLTW这样的创新活动（PLTW，P... 详细信息

美国的科罗拉多州不仅以滑雪胜地和适于狩猎的丰富林地、河流闻名，其先进的教育体系也非常出名，该州的初中和高中学生平均考试成绩居全美国第一。科罗拉多州教育体系的成功，部分归功于该州的学校积极参与PLTW这样的创新活动（PLTW，Project Lead the Way是美国的中学工程预科活动，

关键词：工程实践能力 Dimension 三维打印机美国学生培养科罗拉多州教育体系考试成绩