發(fā)布時間：2023-05-19 05:43

　　選擇性激光燒結技術(SLS)是國內外增材制造(AM)技術領域的重要研究方向之一,與其他增材制造技術相比SLS技術在復雜零件的加工上優(yōu)勢更加明顯。但SLS技術的應用仍被局限于工業(yè)領域,缺少面向非工業(yè)應用的消費級產品。本文針對現(xiàn)有激光燒結設備成本高、體積大、操作不便等不足,從降低設備成本和提高操作便捷性的角度出發(fā),設計一種以Arduino單片機為控制核心的消費級激光3D打印機,詳細敘述結構設計和硬件設計,并對預熱裝置進行分析,對控制系統(tǒng)算法進行研究及程序設計。本文首先對消費級激光3D打印機的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作出相應的概括,分析現(xiàn)有消費級激光3D打印機存在的問題,確定本文研究目的及研究內容。根據SLS的工藝要求并參考工業(yè)級設備確定消費級激光3D打印機的功能。本著低成本的設計思路對重要零部件的參數和原理進行對比分析,選取激光掃描方式為光路飛行,激光光源為40W功率CO2激光器。研究了鋪粉質量對燒結精度的影響,在粉箱結構設計中引入可以提高操作便捷性的模塊化粉箱設計。對消費級3D打印機的預熱裝置進行設計。分析預熱對成型件質量的影響,研究粉床表面的溫度場均勻性,得出了預熱裝置合理的安裝布局,并通過實驗...

【文章頁數】：61 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
        1.1.1 課題背景及激光燒結的特點
        1.1.2 課題意義
    1.2 消費級激光3D打印技術的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外現(xiàn)狀
        1.2.2 國內現(xiàn)狀
    1.3 研究目的和內容
2 消費級激光3D打印機結構設計
    2.1 消費級激光3D打印機系統(tǒng)總體設計
        2.1.1 消費級激光3D打印機系統(tǒng)的功能及組成
        2.1.2 消費級激光3D打印機工作過程
    2.2 激光器與激光掃描系統(tǒng)
        2.2.1 激光器的選擇
        2.2.2 光學掃描方式
    2.3 模塊化粉箱系統(tǒng)的研發(fā)
        2.3.1 鋪粉對燒結質量的影響研究
        2.3.2 鋪粉裝置及粉箱設計
    2.4 預熱裝置設計
        2.4.1 預熱裝置的意義
        2.4.2 預熱裝置的設計
        2.4.3 粉床溫度場的影響因素研究
        2.4.4 預熱裝置安裝高度的選取
    2.5 本章小結
3 消費級激光3D打印機控制系統(tǒng)硬件設計
    3.1 硬件需求分析及總體方案設計
        3.1.1 基本功能需求
        3.1.2 控制系統(tǒng)總體方案設計
        3.1.3 控制系統(tǒng)硬件平臺
    3.2 拓展板電路設計
        3.2.1 拓展板功能需求
        3.2.2 步進電機驅動電路
        3.2.3 電源電路
        3.2.4 限位開關電路
        3.2.5 EEPROM及I2C電路
        3.2.6 拓展板的制作
    3.3 人機交互模塊
        3.3.1 人機交互模塊硬件配置
        3.3.2 人機交互界面的任務
    3.4 本章小結
4 消費級激光3D打印機控制系統(tǒng)軟件設計
    4.1 軟件編譯環(huán)境確定
    4.2 控制系統(tǒng)主程序設計
        4.2.1 主程序的任務
        4.2.2 主程序控制流程
    4.3 運動控制程序設計
        4.3.1 定時器實現(xiàn)中斷控制和速度設置
        4.3.2 實現(xiàn)運動控制的Bresenham算法
        4.3.3 運動速度控制
    4.4 粉床溫度控制程序設計
        4.4.1 粉床溫度閉環(huán)控制原理
        4.4.2 粉床溫度控制流程
    4.5 本章小結
5 消費級激光3D打印機打印工藝研究
    5.1 工藝實驗的準備
        5.1.1 實驗材料的選擇
        5.1.2 實驗目的和實驗步驟
    5.2 工藝參數的選擇及實驗設計
        5.2.1 工藝參數的選取
        5.2.2 試樣的設計
        5.2.3 實驗設計
        5.2.4 實驗結果分析
    5.3 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3819769