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基于FDM工艺的3D打印机工作原理

更新时间: 2020-02-11 17:23:07  查看次数: 178    

对3D打印技术及3D打印机工作机理进行全面的了解与分析是3D打印机执行机构设计的基础。将对3D打印技术的打印原理及3D打印机的工作原理进行深入剖析,之后选取基于熔融沉积(FDM)工艺的3D打印机对其进行结构和运动原理分析,总结影响3D打印效果的因素,提炼出3D打印设备应该具备的性能指标,提出3D打印机机构设计方案,以此来指导执行机构的理论分析和样机设计,为并联3D打印机器人设计提供了理论基础。


通过了解,SLS、SLA、LOM成型设备和运行成本都很高,而粘结成型设备较FDM设备复杂,因此研究基于FDM成型工艺的打印机进行了解和设计。


基于FDM工艺的3D打印机由于其价格相对低廉、成型简单,而被广泛使用,称之为打印机是因为其加工过程与喷墨打印过程十分相似。它通过将线形的热塑性塑料加热熔化,进而逐层堆积成产品。通常来说,利用3D打印获得三维实体要经历三维软件建模、软件分层、打印机打印、后期处理四个阶段。


打印机的运动特性分析
每一个打印产品的加工都是通过打印头的运动实现的,了解其运动原理是执行机构选型的关键。3D打印机工作时,打印头进行平面打印和垂直方向移动,执行机构应具备3个空间平移自由度,下面对比一下,串、并联3D打印机的输出运动形式。

  • 串联式3D打印机执行机构运动形式:目前串联式打印机输出有两种运动形式,一种是打印头进行x和y方向的平移,工作台进行z方向移动;一种是工作台进行x方向移动,打印头进行y和z方向的移动。
  • 并联式3D打印机执行机构运动形式:并联式3D打印机执行机构的输出运动形式,工作台固定不动,打印头进行空间三维移动。


由上述分析可知,串联式3D打印机执行机构将三个输出自由度分布在动平台和工作台上。串联式打印机具有输出精度不统一的缺点,因此并联式打印机的输出精度要更高一些。



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