基于教学使用的FDM型3D打印机制作.pdf

基于教学使用的FDM型3D打印机制作摘要：3D打印技术理论与实践的结合应通过有效载体进行推广。从FDM型选择、理论学习与研究、样机设计与制作总结了3D打印技术应用于教学使用过程中的理论、实验以及制作可行性满足课堂教学、实验实践的需求有利于3D打印技术在高校的学习推广。关键词：FDM型3D打印机；制作；教学1绪论随着我国工业发展要求的不断提升3D技术已逐步受到社会和高校科研师生的关注。全国第九届大学生结构设计大赛分赛段装配式桥梁结构模型制作明确进行了应用3D打印机虚拟制作环节；3D动力大赛机械产品赛事也逐步从模拟三维造型向3D打印实物要求逼近等等。[1]本文项目研究组初衷是基于教学研全方位了解、认知一台3D打印FDM型机器。随着项目进程的不断学习和参加创新活动不断深入也越发体验到制作和运行机器对复杂的3D打印知识掌握具有非常直观有效的学习作用更具有在大学生开展3D打印教学研初级阶段快速掌握基本知识框架的现实意义。23D打印FDM型选择FDM全称FusedDepositionModeling即熔融沉积成型技术其工作过程为：计算機建模后转换输入打印机控制器控制器协同打印机喷头将丝状材料融化喷出根据喷头与工作台、步进电机等协同层层打印形成三维实体。选择FDM型一方面根据大学生教学使用它具有设备成本低、原料高效无污染、器械及试验轻便等优点；一方面是3D打印领域其它类型选择所需投入机器成本、场地和环境要求等高校教学或大学生创新实践都不能较好适应。当前市场和高校的3D打印机FDM型常见主要类型有三种：三角洲3D打印机、i3打印机、Makerbot3D打印机。[3]根据教学使用为出发点每种打印机都在设计方面具有自身独特的优势但也存在其教学研究等领域狭小的不足。因此综合各打印机情况创新开发具有自身特点的教学多用途打印机变得尤为重要。本文项目研究组通过调研与研讨制作一台基于教学使用的FDM型3D打印机作为课题项目进行了组队研发。3教学使用FDM型3D打印机结构设计一台机电产品都有自身通用的要求包括框架安全性能、传动动力控制、打印控制系统、喷头平台设计等。经调研与研讨FDM成型要求所具备的传动动力、传动方式、运动方式等在三角洲3D打印机、i3打印机、Makerbot3D打印机上都根据自身结构特点选择了适合的方式呈现其最大区别在于运动方式的不同而对其进行了区分。从教学使用和打印实践来看本次设计一方面要尝试传动方式的改变由带传动改为齿传动；另一方面要尝试在打印实践方面改进打印精度进行喷头装置控制配合的新方法。3.1外支撑框架设计熔融沉积打印机有很多种类型其中最常见的有两种类型[4]：类型1：笛卡尔3D打印机它由三个导轨组成沿着笛卡尔平面的轴线运动。选择控制笛卡尔3D打印机的运动是相当简单的机械和软件因为只有沿着轴线直线运动。现在市场上的3D打印机大多数使用笛卡尔系统。类型2：Delta3D打印机它通常由三垂直导轨组成其运动是通过他们上下移动的。它们直立在三角形结构中。挤出机连接到这些导轨与三臂由于运动比较复杂因此很难以找到打印机的头部位置。Delta打印机在业界和3D打印消费群体中越来越受欢迎这是因为这种打印机可以更快的打印模型而且比笛卡尔坐标的打印机更加紧凑。在参考两种类型结构的基础上团队调研研讨构架出设计三维如图1示。三维构图3.1两个立起来的丝杠是我们所使用笛卡尔坐标系中的