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摘 要

陶泥3D打印机是3D打印技术上在材料和设备上的一大创新，随着3D打印技术的不断发展，越来越多的材料应用于3D打印技术上，以扩大3D打印技术的应用领域，随着新材料的应用，随之出现相应的新设备。本文设计的陶泥3D打印技术运用了熔融沉积成型技术（FDC），是一种相似于FDM技术且运用范围较广，制作简单的陶泥3D打印技术。本课题设计了一台基于熔融沉积打印技术（FDC）的陶泥3D打印机。

本课题的主要任务是对挤出式陶泥3D打印机进行结构设计。通过查阅文献对，深刻理解3D陶泥打印机的成型原理，在此基础上，通过已有的空间尺寸要求，精度要求等进行选型计算，然后对主要的零部件：步进电机，丝杠、导轨、喷头等进行选型。利用CREO三维制图软件进行三维建模，之后进行装配以及仿真，从而验证所设计的结构的可行性。

关键字：陶泥3D打印机 FDC技术 结构设计 CREO

Structure design of extruded clay 3D printer

ABSTRACT

The clay 3D printer is a major innovation in materials and equipment in 3D printing technology. With the continuous development of 3D printing technology, more and more materials are used in 3D printing technology to expand the application field of 3D printing technology. With the application of new materials, corresponding new equipment will appear. The clay mud 3D printing technology designed in this paper uses fused deposition modeling technology (FDC), which is similar to FDM technology and has a wide range of applications, making simple clay mud 3D printing technology. In this subject, a clay 3D printer based on fused deposition printing technology (FDC) is designed.

The main task of this subject is to design the structure of the extruded clay 3D printer. By referring to the literature pairs, we deeply understand the forming principle of the 3D clay printer. On this basis, we carry out the selection calculation based on the existing space size requirements, accuracy requirements, etc., and then the main components: stepper motor, screw, Selection of guide rails, nozzles, etc. Use CREO 3D drawing software for 3D modeling, and then assemble and simulate to verify the feasibility of the designed structure.

Keywords: Ceramic clay 3D printer; FDC; Structural design; CREO

目录

第一章 绪论 1

1.1国内外研究现状 1

1.2本文主要研究内容 5

第二章 3D陶泥打印机基本原理 6

2.1 引言 6

2.1.1熔融沉积成型技术 6

2.1.2分层实体成型技术 7

2.1.3激光选区烧结成型技术 7

2.1.4光固化成型技术 8

2.2 陶泥打印机与普通FDM打印机对比 9

2.2.1 FDM打印机的挤出机构 9

2.2.2 陶泥打印机的挤出结构 10

第三章 打印机零部件选型与建模 12

3.1 打印机基本功能参数 12

3.2 丝杠导轨选型与经济性分析 12

3.2.1 电机选型于经济性分析 12

3.2.2 丝杠选型 15

3.3 挤出式陶泥3D打印机的主要类型 17

3.4 各主要零部件建模与整机装配 18

3.4.1 X轴机构建模 18

3.4.2 Y轴机构建模 20

3.4.3 Z轴机构建模 21

3.4.4 整体框架建模 24

3.4.5 标准件建模 25

3.3.6 整机装配 33

第四章 总结与展望 35

4.1总结 35

4.2展望 35

参考文献 36

致谢 38

第一章 绪论

1.1国内外研究现状

3D打印机作为第三次工业革命的重要技术之一，世界上的各国都对其展开了深入的研发，中国也不例外。但是对其的研发主要是存在着两大阻碍因素，分别为设备和材料，陶泥作为一种重要的工业材料，开发其在3D打印上的应用也是相当重要的，但是也存在着很大的困难。在2012年，比利时制造了可以用陶泥材料打印出成品的打印机，其后，英国大学也研发出了相关的技术。下图所示为DELTA型号的陶泥打印机。

图1-1 最早的DELTA型号陶泥打印机 图1-2 DELTA型号陶泥打印机

陶泥材料在我国具有很长的历史，在古代中国，已经有了大量精美的陶瓷工艺的作品，可以说，中国在陶瓷材料开发应用上，有很多的经验，但是现代中国还不能称为陶瓷大国，因为随着科技的发展，我们还没能将陶瓷材料很好的应用于各种新研发的设备当中，中国在陶泥3D打印机技术上的研究起步较晚。但是，近几年来我国在陶泥材料应用于3D打印上的研究取得了很大的进展，也研制出了自己的3D陶泥打印机，在这一方面的技术已经逐步赶上西方国家。下图所示为国内的第一台3D打印机以及陶泥打印机的打印成品。

图1-3 陶泥打印机的打印工艺品 图1-4 国产3D打印机

图1-5 国内首台3D陶泥打印机

目前，陶泥3D打印机有多种原理技术，本文所设计的3D打印机结构的原理是熔融沉积成型技术。本课题的主要任务是通过阅读相关文献，了解挤出式陶泥打印机基本原理，相关研究进展。确立打印机基本功能结构，并根据结构进行硬件选型和经济型分析。根据选型硬件完成三维建模及运动仿真。

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