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作者：

赵冲

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摘要：

3D打印技术做为一项新兴的制造技术,最近几年发展迅猛,已经广泛应用于制造业的各个领域。在不同技术的3D打印设备中,FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积)工艺3D打印机一般具有构造简单、设计简洁、结构明了的特点,并且该种设备制造成本、维护成本和成型材料成本在各项技术中也是最低的。因此在目前市场中的桌面级3D打印机,该技术应用最为广泛。目前市场中常见的桌面级FDM工艺3D打印机有Maker Bot公司的Thing-Matic、Replicator系列打印机、3Dsystems公司的Cube打印机及其衍生产品。目前市场中的FDM工艺3D打印机多为小型桌面化设备,成型尺寸较小。在打印尺寸较大的零件时,以往的方法往往是分段打印然后拼接,这样强度明显达不到要求。因此,研发较大成型尺寸的FDM工艺3D打印机且使其产业化、市场化将具有巨大的应用潜能和广阔的市场前景。本课题旨在探索一种结构稳定、控制简单、可实现高速打印、成型空间达500×500×500mm的大尺寸FDM工艺3D打印机。本文研究内容主要有3D打印机的机械系统结构设计同时涉及控制电路搭建与调试、控制软件的选择,以及打印实验验证。首先,分析主流FDM工艺3D打印机的结构特点、技术原理、工艺过程、技术特点,比较各种结构的优缺点,总结出完整的机械系统设计方案。利用三维建模软件PROE对结构设计方案中的各主要零部件进行数字化设计和虚拟装配,得到整机机械系统的三维装配模型。然后,运用ANSYS Workbench有限元分析软件,对机械系统中主要的承力部件进行有限元分析验证结构的可行性。在所设计的机械系统结构基础上,完成3D打印机控制电路的选型和搭建。对主控制板进行固件程序烧录,实现主控制板对3D打印机各执行模块的控制。进行打印实验,通过电路硬件调试与切片软件参数设置,实现打印功能。本文具有一定的工程实际应用意义,对于FDM工艺3D打印机结构的设计和结构优化有重要参考价值。

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关键词：

FDM；3D打印；结构设计

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1017.115276