楊明

摘 要 三維打印，亦稱為增材制造或3D打印技術(shù)，它是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。本文針對(duì)目前桌面級(jí)3D打印機(jī)一般只支持單噴頭打印的問(wèn)題，通過(guò)增加噴頭和擴(kuò)展模塊來(lái)滿足多色打印的要求，實(shí)現(xiàn)了混色打印的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 增材制造 3D打印 雙色打印

中圖分類號(hào)：TP334.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

3D打印是被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志稱為“將帶來(lái)第三次工業(yè)革命”的數(shù)字化制造技術(shù)，可以打印出飛機(jī)、賽車、手槍、巧克力、人體器官等等，這早已不是新鮮事，而隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟，這種高端的打印技術(shù)已逐漸走入國(guó)內(nèi)百姓生活，目前3D打印還屬于新興行業(yè)，內(nèi)市場(chǎng)3D打印應(yīng)用在廣告促銷、婚慶、個(gè)性化定制的消費(fèi)需求已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市場(chǎng)供給，在北京、上海、武漢等城市已相繼建立了3D打印產(chǎn)業(yè)鏈，根據(jù)調(diào)研基本在半年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)盈利。

3D打印機(jī)與普通打印機(jī)工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體、固體塑料或粉末等“打印材料”，與電腦連接后，通過(guò)電腦控制把“打印材料”一層層疊加起來(lái)，最終把計(jì)算機(jī)上的3D藍(lán)圖變成實(shí)物。

1原理

3D打印技術(shù)實(shí)際上是一系列快速原型成型技術(shù)的統(tǒng)稱，其基本原理都是疊層制造，由快速原型機(jī)在X-Y平面內(nèi)通過(guò)掃描形式形成工件的截面形狀，而在Z坐標(biāo)間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維制件。目前市場(chǎng)上的快速成型技術(shù)分為3DP技術(shù)、FDM熔融層積成型技術(shù)、SLA立體平版印刷技術(shù)、SLS選區(qū)激光燒結(jié)、DLP激光成型技術(shù)和UV紫外線成型技術(shù)等。本文針對(duì)目前桌面級(jí)3D打印機(jī)普遍支持單色打印的問(wèn)題，在FDM并聯(lián)臂單色3D打印機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)噴頭結(jié)構(gòu)和增加擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需更換耗材，一次成型的雙色3D打印方案。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)

首先模仿3D打印機(jī)左側(cè)的擠出機(jī)構(gòu)，在右側(cè)安裝一套擠出機(jī)（圖1.1）

然后組裝雙噴頭模塊，并使用高溫膠帶包裹噴頭，使用剝線鉗、CH2.5壓線鉗對(duì)散熱風(fēng)扇的端子進(jìn)行壓接，用電烙鐵焊接接線部位，并套上熱縮管絕緣（圖1.2）

2.2電氣部分

打開(kāi)頂蓋，在控制主板的擴(kuò)展模塊插入第二個(gè)噴頭模塊，本設(shè)計(jì)使用開(kāi)源3D打印機(jī)控制板STB Electronics（圖1.3）

3調(diào)試試驗(yàn)

重新手動(dòng)調(diào)平，并調(diào)整DELTA半徑為合適的值，取消調(diào)平補(bǔ)償，在程序固件中配置雙噴頭參數(shù)（圖1.4）

打印測(cè)試模型驗(yàn)證，改造成功（圖1.5）

本文通過(guò)改進(jìn)FDM單色桌面級(jí)3D打印機(jī)噴頭結(jié)構(gòu)，增設(shè)擴(kuò)展模塊，實(shí)現(xiàn)了多色3D打印，同時(shí)對(duì)前期建模提出了更高的技術(shù)要求，也為后期進(jìn)行三色或三色以上擠出噴頭的設(shè)計(jì)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

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