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桌面式3D打印机结构设计文献综述

 2021-12-20 21:25:01  

全文总字数:7189字

基于FDM技术的3D打印机机械结构设计文献综述

一、前言

3D打印技术是一种采用“增材制造”的三维制造技术。其思想源于1989年的美国麻省理工学院,并在20世纪后期得到了发展[1~2]。其制造方式是将三维模型转换为数据,采用分层加工、叠加成型的方式构建三维实体。

3D打印技术具有成型速度快、操作简单、通用性高等优点。3D打印技术降低了制造业从业人员的技术门槛,也在企业的生产运作管理方面降低了资金投入,有利于实现制造业结构调整[3]。在我国,由于国家相关政策对制造业的支持,为3D打印技术的发展提供了良好的条件。同时,3D打印的生产模式在工业制造中越来越受到重视。3D打印技术在商业中也有广泛的应用,拉动了整个3D打印产业链的发展,“互联网 3D打印机”的商业模式是新兴商业服务模式,是对传统商业服务模式的极大变革。

1.1 3D打印机的分类

本文根据技术分类将3D打印机分为6种。第一种是FDM打印机,第二种是SLA打印机,第三种是SLS打印机,第四种是DLP打印机,第五种是3DPG打印机,第六种是Playjet打印机[4]。表一是各种3D打印设备对比图[5]


1.2 3D打印机的工作原理

3D打印机(3D Printers)又称三维打印机,是一位名为恩里科●迪尼(Enrico Dini)的发明家设计的一种神奇的打印机。它的神奇之处在于,可以根据需要使用3D辅助设计软件,打印出需要的构造复杂的小汽车或者是简单的鞋子。3D打印机的原料多种多样,如橡胶、塑料、蜡质材料甚至是金属,可以利用各种原料直接打印三维立体模型,也可以通过创新设计出符合人类需求的各种形状的产品。

3D打印机不同于传统的去除材料加工技术,它是通过连续的物理层创建的,隶属于添加剂制造技术的一种。与其他的添加剂制造技术相比较,3D打印机目前具有高运行速度、超低价格、易用性等明显的优点。具体的过程是,以通过计算机建模软件建构的三维模型,根据工艺要求在第一构建体中,再按照一定的规律把有序序列的单位进行离散,它通常是在Z方向离散到一定厚度时,把原来的三维CAD模型变成一系列的层片,基于每个层所述,输入处理参数,由系统的轮廓信息来生成数控代码,最后将连接起打印出的一系列片层,并形成一个三维模型。首先通过建模软件模型内置,构建成一个立体的分区步骤模型进一步横截面以引导逐一层面打印[6]

国内外研究概况

2.1 3D打印的历史和回顾

3D打印自起诞生以来一直备受推崇,其极大缩短产品的生产周期、提高生产率的优点吸引着各制造领域的关注以及应用。

据悉,全世界第一台3D打印机最早出现在1986年;

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