3D直角冰激凌打印机的设计
摘 要
本次课程设计通过对2D打印机的了解和对电机传感器的认识，通过类比和分析来初步设计3D冰激凌打印机。本文主要内容为电机类型，型号选择及参数的测算，并且应用了PWM控制等数字信号在电机控制中进行驱动。比较了不同种类传感器的优劣，选出了对比优化方案及元件。利用控制理论实现了3维定位和实现打印功能，给出初步设计方案。
关键词：步进电机、传感器、3D、定位控制系统、数字信号处理器
一、国内外在该方面的研究现状分析及研究的目的意义
1、现状及研究意义：3D打印快速成型技术实质是“快速成型技术”，也被称为“增量技术”、“增材技术”，是传统制造技术与新材料的完美结合，并且将带动工业设计、新材料、精益制造等多个领域颠覆性的改变。3D打印技术作为目前最具有生命力的快速成型技术之一，适用于家用电器、办公室用品、建筑模型、医学模型等领域的新产品开发，已经广泛应用到航空航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造，在国外，3D冰激凌打印机已经商品化。作为一种经济型快速成型技术，综合应用了CAD/CAM技术、激光技术,光化学以及材料科学等绪多方面的技术和知识，让产品设计、建筑设计、工业设计、医疗用品设计等领域的设计者，第一时间方便轻松的获得全彩色实物模型，便于重新修定CAD设计模型,从而节省了为错误设计制造工艺装备的费用,并节省了研制时间。它具有成本低、系统可靠性高，设备体积小、噪声小、成型速度快、产品材料与颜色可多样化等优点，与传统技术相比，三维打印技术还拥有如下优势：通过摒弃生产线而降低了成本；大幅减少了材料浪费。具有巨大的应用潜能和广阔的市场前景。
当下，我国的3D打印技术还处于起步阶段， 3D打印技术基本由大学和一些小企业在做研究，尚未有成品出现，在软件和材料方面相对落后，但是，就在2012年10月17日，中国3D打印技术产业联盟已经成立，这就意味着中国开始越来越重视该技术。因此，开展三维打印快速成型机控制系统的研发，具有重要的现实意义。本课题通过对该机械系统的研究，探索并深入了解电机，传感器及反馈系统，达到加深对课内知识的理解的目的，并利用控制理论实现了3维定位和实现打印功能，给出初步设计方案。
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2、基本原理：每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可得到模型，而剩余粉末还可循环利用。
参考文献
【1】《一种步进电机快速准确定位系统的设计及其分析》李汉 广州航海高等专科学校轮机系
【2】ZPrinter310系统X- Y执行机构中的Y轴设计* 张会 机械管理开发
【3】三维打印机ZPrinter310 系统Z向升降台的结构设计* 张昌明 机械管理开发
【4】基于喷墨打印机的三维打印快速成型系统开发及实验研究* 张鸿海 机械设计与制造
【5】 周稀章、周全.如何正确选用电动机.北京: 机械工业出版社
http://www.bysj360.com/ http://www.bysj360.com/html/2988.html http://www.bysj360.com/html/5215.html
