熔丝沉积式三维打印设备实验项目的开发
摘 要 随着目前3D打印技术飞速发展，自定义化工业产品也进入我们普通人的眼球，随着感光性新材料的改进及，3D打印的精准度和加工速度都在不断的进化，因而实际应用领域也不局限于小零件的粗加工，对于在图形艺术领域方面来说，立体化的概念模型能够更好地诠释制作者的概念想法，千言万语比不上一纸图文。而对于绝大多数专业人士来首，直接将一个存在于图纸上的3D模型即时打印机出来，从产品设计角度来说，同时比较便捷的发现产品的问题，对于商家的利润也有长足的提高，社会未来因此而改变。在遥远的将来，3D打印技术也会取代传统加工业，大幅简短制作周期，因为边角料可以重复回收利用，所以耗材率会大为减少，甚至减少到原来的几分之一。3D打印技术不仅仅节约的的加工成本，随着加工精度的提高，更能弥补传统制造的缺陷，为传统制造工业带来新的曙光。本次毕业设计，我主要完成了熔丝沉积式三维打印的软件设备和硬件设备的介绍，并基于该设备进行了多个三维实体的打印，仔细分析了打印过程中的注意事项，以及打印后的零件后处理工作，编制了三维打印实验指导书。 随着3D打印技术在生活中的应用越来越广泛，以后3D打印会更加受人们的欢迎，可能在不久的将来，3D打印技术将彻底取代一些靠机器吃饭的老工厂。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.2.1 国外研究状况 2
1.2.2 国内研究状况 3
第二章 设备的说明 5
2.1 硬件设备的介绍 5
2.2 部件清单 7
2.3 硬件的组装 7
2.4 安装打印机配件 8
2.5 软件设备的介绍 10
第三章 STL文件的打印 13
3.1 控制软件配置 13
3.2 配置打印机 15
3.3 实物打印 16
3.4 安装耗材 17
第四章 项目开发 19
4.1 三维打印的基本原理： 19
4.2 现有的三种成形工艺的讲解 19
4.2 熔丝沉积式三维打印形成实验 20
致 谢 31
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
参考文献 ： 32
第一章 绪论
随着三维印刷技术的迅速发展，加工成本已经大幅降低，不再是只存在于实验室内的产品，开始流入主流市场，发展势头势不可挡。准确的说3D打印技术已经引起了社会的广泛关注，作为一个新的领域在民用市场迅速崛起。随着3D打印技术在模型、纪念品和工业产品中的应用，吸引了越来越多的关注和投资。 据不完全预测，在五年后3D打印产品将占总产量的50%。在未来10年左右，它可能在电脑上完成产品设计图纸，只需要轻轻按“打印”按钮，三维打印机将能够打印出设计出的模型。而现在，一些铸造企业已经开始研究并开发的具有可选择性的激光烧结三维打印机和相配套的应用程序，试图减少从3个月到10天的制造工期。汽车发动机制造商通过三维印刷技术，可以大幅缩短大型六缸柴油机气缸盖的砂芯开发周期，从过去的五个月缩短到不到一周。三维印刷技术最大的优势在于它能拓展设计师的想象空间。只要将计算机能够提供三维模型，无论是一种不同形式的服装，亦或是个性化的汽车，只要提供相应的材料，你可以打印任何你想要的东西。
三维印刷是一种直接数字化制造技术(directdig italmanufacturing)，利用三维CAD模型可以直接制造产品，而不再是部分减少或省略坯料制备、零部件加工、装配等的中间过程，也不需要昂贵的工具或模具。由于三维印刷是完全定制的，个性化的产品，所以既可以单独生产，也可以批量生产。同时，因为只需要有模型文件就足够，所以不存在库存，也就不需要准备专门的仓库。三维印刷产品以前是销售数字化的模型文件，只需要在网上，就可以直接进行文件的手法，所以运输成本为零。三维印刷绝不仅是按需生产，而是“就地制造“(LocalManufacturing），您可以随时随地开始印刷过程，节约物流成本。
三维印刷可以最大限度地发挥材料的特性，只有在材料放在一个有用的地方，减少材料的浪费。传统的制造方法加工难度大，产品结构也不尽不合理。三维印刷不要考虑产品的加工过程，结构的复杂程度和形状的特殊，这给设计师扩展了无限的创作空间和创造性的想象空间。
1.1 课题背景及意义
国内经济发展迅速，各个城市皆是高楼林立，群众的生活水平蒸蒸日上，衣食住行是人民群众生活的基本，从79年开放至今，通常产品造型设计只能通过计算机屏幕中的三维图像进行对照。使用三维打印技术可以快速制作出1:1实物模型，安装到整机上进行整体的评估，还可以对产品的人机界面进行实际的考核，使设计更符合人性化需求。当改进设计之后，也能够迅速地再次加工出新的模型样本，显著加快了产品开发进程。对于汽车内饰件、各种家用电器、轻工业产品原型的开发来说，三维打印已成为必备的手段。能够用于轿车外形设计的大型三维打印设备也已投入使用。三维打印技术对创意设计是有力的支撑动力。使用三维打印技术可以很快制作出供试验用的原型。
工业产品的结构优化设计
汽车发动机进气管的实际造型对运行效率有很大的影响，因此必须通过台架试验对各种方案进行测试比较后才能确认最佳方案，采用三维打印技术制造的可以高效率地生产出进气管原型样本。很多工业产品的核心结构需要通过性能试验不断改进，最后才能定型生产。
模具制造领域
相比于传统的木模铸造技术，使用三维打印技术铸模，拥有更快的速度、更高的精度、更长的使用寿命。用FDM技术加工用蜡丝材料，甚至可以直接制作出高精度的失蜡铸造模型，在精密铸造领域获得广泛应用。
建筑设计
采用三维打印技术可以将建筑物的设计直接实体化，既可以直接评估整体的建筑设计，也可以分析局部细节，成为建筑设计的有力工具。
生活中三维打印技术的应用
在服饰设计中，三维打印技术可以直观地展现设计师的服饰造型。所设计的鞋具在考核通过后，还可以直接生成制造鞋具所需要的鞋楦。用三维打印技术可以按客户爱好设计制作金银饰品，实现金银饰品的个性化。目前，国内外推出三维照相业务，通过CT扫描类似的草最，对人体的三维信息进行采集，将参数反应到计算机中的人体三维模型，可以凭借该模型进行对服装饰品的模拟演示。
三维打印与教育
学校教育引进的三维打印技术越来越多，为了让更多的青少年学生，能够更直观的体验到自己在计算机中的创造力，使用3D打印机把设计物直接制造出来，更加有效地激发青少年的创造激情。不止是教学用，现在家庭用的3D打印机也是雨后春笋般的不断出现，开始抢占市场。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国外研究状况
1982年，美国的赫尔(C．W．Hull)完成了紫外光固化三维成型技术的试验，并在1986年设立了3D系统公司。同时，美国的克伦普(S．Crump)提出了熔融沉积三维成型技术，于1989年创立了Stratasys公司。美国麻省理工学院(MIT)于1993年开发了激光三维打印成型技术，成立了一个公司Z Corporation。在这一期间，以色列objet公司、德国EOS公司等多家从事三维打印设备的制造商也相继出现。
起先，三维打印设备主要制作材料是非金属，因为不能加工金属，所以制造业发展的力度实在有限。近年来，金属三维打印技术已经开始普及，可以直接按需加工出想要的金属机械零件，同时出现了许多家专门生产金属3D打印设备的企业，如瑞典的Arcam公司、德国的SLM公司和Concept Laser公司等。这不仅为三维打印技术全面进入制造领域创造了广阔的空间，而且引起全社会的重视。美国将其视为制造业竞争力三大利器(人工智能、机器人和数字三维制造)之一。英国《经济学人》(The Economist)杂志则认为，它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。而这样的迅速发展仅仅是最近两年的事情，从世界范围的角度来说的话。旧时代的3D打印机，不仅体积巨大，耗电量惊人，伴随的还有巨额的加工成本和物料成本。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外研究状况 2
1.2.1 国外研究状况 2
1.2.2 国内研究状况 3
第二章 设备的说明 5
2.1 硬件设备的介绍 5
2.2 部件清单 7
2.3 硬件的组装 7
2.4 安装打印机配件 8
2.5 软件设备的介绍 10
第三章 STL文件的打印 13
3.1 控制软件配置 13
3.2 配置打印机 15
3.3 实物打印 16
3.4 安装耗材 17
第四章 项目开发 19
4.1 三维打印的基本原理： 19
4.2 现有的三种成形工艺的讲解 19
4.2 熔丝沉积式三维打印形成实验 20
致 谢 31
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
参考文献 ： 32
第一章 绪论
随着三维印刷技术的迅速发展，加工成本已经大幅降低，不再是只存在于实验室内的产品，开始流入主流市场，发展势头势不可挡。准确的说3D打印技术已经引起了社会的广泛关注，作为一个新的领域在民用市场迅速崛起。随着3D打印技术在模型、纪念品和工业产品中的应用，吸引了越来越多的关注和投资。 据不完全预测，在五年后3D打印产品将占总产量的50%。在未来10年左右，它可能在电脑上完成产品设计图纸，只需要轻轻按“打印”按钮，三维打印机将能够打印出设计出的模型。而现在，一些铸造企业已经开始研究并开发的具有可选择性的激光烧结三维打印机和相配套的应用程序，试图减少从3个月到10天的制造工期。汽车发动机制造商通过三维印刷技术，可以大幅缩短大型六缸柴油机气缸盖的砂芯开发周期，从过去的五个月缩短到不到一周。三维印刷技术最大的优势在于它能拓展设计师的想象空间。只要将计算机能够提供三维模型，无论是一种不同形式的服装，亦或是个性化的汽车，只要提供相应的材料，你可以打印任何你想要的东西。
三维印刷是一种直接数字化制造技术(directdig italmanufacturing)，利用三维CAD模型可以直接制造产品，而不再是部分减少或省略坯料制备、零部件加工、装配等的中间过程，也不需要昂贵的工具或模具。由于三维印刷是完全定制的，个性化的产品，所以既可以单独生产，也可以批量生产。同时，因为只需要有模型文件就足够，所以不存在库存，也就不需要准备专门的仓库。三维印刷产品以前是销售数字化的模型文件，只需要在网上，就可以直接进行文件的手法，所以运输成本为零。三维印刷绝不仅是按需生产，而是“就地制造“(LocalManufacturing），您可以随时随地开始印刷过程，节约物流成本。
三维印刷可以最大限度地发挥材料的特性，只有在材料放在一个有用的地方，减少材料的浪费。传统的制造方法加工难度大，产品结构也不尽不合理。三维印刷不要考虑产品的加工过程，结构的复杂程度和形状的特殊，这给设计师扩展了无限的创作空间和创造性的想象空间。
1.1 课题背景及意义
国内经济发展迅速，各个城市皆是高楼林立，群众的生活水平蒸蒸日上，衣食住行是人民群众生活的基本，从79年开放至今，通常产品造型设计只能通过计算机屏幕中的三维图像进行对照。使用三维打印技术可以快速制作出1:1实物模型，安装到整机上进行整体的评估，还可以对产品的人机界面进行实际的考核，使设计更符合人性化需求。当改进设计之后，也能够迅速地再次加工出新的模型样本，显著加快了产品开发进程。对于汽车内饰件、各种家用电器、轻工业产品原型的开发来说，三维打印已成为必备的手段。能够用于轿车外形设计的大型三维打印设备也已投入使用。三维打印技术对创意设计是有力的支撑动力。使用三维打印技术可以很快制作出供试验用的原型。
工业产品的结构优化设计
汽车发动机进气管的实际造型对运行效率有很大的影响，因此必须通过台架试验对各种方案进行测试比较后才能确认最佳方案，采用三维打印技术制造的可以高效率地生产出进气管原型样本。很多工业产品的核心结构需要通过性能试验不断改进，最后才能定型生产。
模具制造领域
相比于传统的木模铸造技术，使用三维打印技术铸模，拥有更快的速度、更高的精度、更长的使用寿命。用FDM技术加工用蜡丝材料，甚至可以直接制作出高精度的失蜡铸造模型，在精密铸造领域获得广泛应用。
建筑设计
采用三维打印技术可以将建筑物的设计直接实体化，既可以直接评估整体的建筑设计，也可以分析局部细节，成为建筑设计的有力工具。
生活中三维打印技术的应用
在服饰设计中，三维打印技术可以直观地展现设计师的服饰造型。所设计的鞋具在考核通过后，还可以直接生成制造鞋具所需要的鞋楦。用三维打印技术可以按客户爱好设计制作金银饰品，实现金银饰品的个性化。目前，国内外推出三维照相业务，通过CT扫描类似的草最，对人体的三维信息进行采集，将参数反应到计算机中的人体三维模型，可以凭借该模型进行对服装饰品的模拟演示。
三维打印与教育
学校教育引进的三维打印技术越来越多，为了让更多的青少年学生，能够更直观的体验到自己在计算机中的创造力，使用3D打印机把设计物直接制造出来，更加有效地激发青少年的创造激情。不止是教学用，现在家庭用的3D打印机也是雨后春笋般的不断出现，开始抢占市场。
1.2 国内外研究状况
1.2.1 国外研究状况
1982年，美国的赫尔(C．W．Hull)完成了紫外光固化三维成型技术的试验，并在1986年设立了3D系统公司。同时，美国的克伦普(S．Crump)提出了熔融沉积三维成型技术，于1989年创立了Stratasys公司。美国麻省理工学院(MIT)于1993年开发了激光三维打印成型技术，成立了一个公司Z Corporation。在这一期间，以色列objet公司、德国EOS公司等多家从事三维打印设备的制造商也相继出现。
起先，三维打印设备主要制作材料是非金属，因为不能加工金属，所以制造业发展的力度实在有限。近年来，金属三维打印技术已经开始普及，可以直接按需加工出想要的金属机械零件，同时出现了许多家专门生产金属3D打印设备的企业，如瑞典的Arcam公司、德国的SLM公司和Concept Laser公司等。这不仅为三维打印技术全面进入制造领域创造了广阔的空间，而且引起全社会的重视。美国将其视为制造业竞争力三大利器(人工智能、机器人和数字三维制造)之一。英国《经济学人》(The Economist)杂志则认为，它将“与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命”。而这样的迅速发展仅仅是最近两年的事情，从世界范围的角度来说的话。旧时代的3D打印机，不仅体积巨大，耗电量惊人，伴随的还有巨额的加工成本和物料成本。
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