《3D打印机设计开题报告3000字》

本课题的研究目的及意义：3D打印机其运作原理和传统打印机十分相似，是用液体或粉状材料制造物品，有时又被称为快速成型机。近年来发展起来的一种先进制造技术也是快速成形技术（rapidprototyping，简称RP）又称快速原型制造技术REF_Ref7871868\r\h[1]。3D打印技术的核心制造思想最早起源于18世纪末19世纪初的美国,不久发展到其他国家：日本和欧洲，20世纪80年代中期开始，经过三十年的发展，该技术已趋于成熟，并初步形成规模化体系。近年来快速成型技术在制造技术领域方面取得一次重大突破。3D打印技术是一层层的打印起来变成三维模型的，它的通常术语是3D数字模型文件这一类的制造过程。当今市面上的3D打印机打印的基本原理都与喷墨的打印机相似，唯一不同的是3d打印机是打印三维的产品，打印的材料也是比较多的，不像普通打印机打印的是二维的，而且打印材料通常是墨水和纸，这种打印机很多，对与这种打印机来说3D打印机经常使用的材料有树脂、金属、塑胶、及粉末性的、陶瓷等。3D打印作为一种全新的制造技术，对提高我国制造业的水平有着重要的影响。其中基于FDM技术的3D打印已经在相关领域做到了普及，有别于传统制造技术，其操作方便，成本低，打印效率高，打印材料获取简单。但是，作为新兴的制造技术，其还存在很多不足和缺陷，也面临着很多困难和挑战。因此，对于3D打印机的推广和研发还存在很广阔的空间。本课题主要针对当前社会普遍的单喷头3D打印机进行改进。课题针对基于FDM技术的传统3D打印机只能进行单一色彩模型的打印，无法实现多色彩模型制作的问题，设计了一款多喷头3D打印机。其可实现多头同时打印和多色彩同时打印，为实现更高效率地打印并提高我国在3D打印领域的发展奠定了一定的基础，对提高我国制造业的发展以及研发新型产品的能力有重大意义。国内外研究现状（文献综述）：国外研究现状国际上美国和欧洲的3D打印技术一直处于领先地位，美国最先开始3D打印机的研发制造，发展到现在已经是这一领域的领导者。同时，欧洲也在积极地发展3D打印技术。在美国，3D打印机已经具有成熟的市场，主要有两类生产公司。一类是以生产研制打印机为主的公司，如3DSystems，Stratasys，MarkerBot，Formlabs等，其中3DSystems是全球最大的3D打印机生产商，该公司不仅生产制造3D打印机，同时提供打印机的打印材料和相关控制软件，并组织客户进行培训，对外出售的行业非常广泛，比如医疗、工程、建筑等。在国外从事了10年的研究和开发之后，三维打印技术在技术和材料方面取得了许多突破。2013年麻省理工学院的设计者skylardibitz成为3D打印机的发明者。3D打印的额外尺寸是时间测量。一家日本3D打印机公司于2015年推出了一台启用音频交互的FabPod打印机。公司强调传统3D打印的人机互动，因此设计了3D打印机的人机互动功能。创新的需求。同年3月16日，一家必不可少的公司Carbon3D开发了采用连续液体制造技术的超高速3D打印技术。打印速度比当前市场高出25-100倍，大大改善了桌面用户的打印体验。在2016年世界电子公众展览会上，冰岛Mcor推出了世界上第一款将彩色“纸张原料”引入视觉交互系统的3D打印机，并为用户提供了彩色的3D打印输出。同时，本产品的印刷机使用的是无污A4纸。密歇根技术大学的工程师为CNC路由器和金属惯性焊接机（MIG）设计了一款可实现低成本GMAW金属3D打印机的焊接设备。国内研究现状国际上3D打印技术已有约30年历史，我国也有20余年的发展史，产值也占2014年全球产值约300亿元人民币的1/10。经过我国科研人员的不断研发和设计，我国增材制造技术的水平已经赶上了国际先进的制造水平，对增材制造生产设备的研究也已经达到了世界上的先进水平，成功研制出光固化、激光选区烧结、激光选区熔化、熔融沉积成形、电子束选区熔化成形等工艺装备。3D打印机及其生产产品已经出现在航空航天、汽车制造、生物医疗等众多领域，随着3D打印技术的不断发展，已出现一大批具有市场竞争力的企业。我国的某些技术在世界中也是比较先进的，比如，将应用在航天航空设备制造的激光加工金属这一技术，可以满足一些特别零件的性能要求。3D打印技术在生物组织这一块取得了优越的成绩，就是能对生物细胞打印出三维的模型REF_Ref7872006\r\h[4]。并为我国的生物学研究领域这方面提供了有效的帮助与大力支持。产业应用方面目前，北京银华，南京紫金立德，江苏敦超，深圳威斯特，陕西恒通智能机等这些国内企业都已经实现了产业化，便捷式台式的3D打印机在不少企业中的价格，因为她能如此成功的进入欧美市场，说明很有国际竞争力。

本课题的研究内容：随着时代的发展，3D打印技术的发展已走向成熟，且在生产生活诸多领域中广泛应用，除此之外，在一些特殊领域的应用也不断促进着改技术的发展，比如时装设计和艺术设计这些领域。当前经过十余年的发展，我国已经掌握了3D打印技术，并可将该技术应用于生产之中，制造我们需要的产品。该技术具有效率高、一体成型等诸多优势，在本文中主要设计了一种多喷嘴3D打印快速模型装置。介绍当前3D打印技术在国内外的发展现状，并分析基于FDM技术的3D打印的基本原理，以及阐述了当前普及的FDM3D打印机的机械结构，分析其优点和缺陷，确定课题研究的方向。分析多喷头3D打印机需要实现的功能要求，然后对打印机的传动系统、送料机构、三个方向的滑台以及相关连接件进行了结构设计与选型。对多喷头FDM3D打印机的关键技术进行了研究，包括多喷头的预热时间差控制技术、喷头切换过程中的误差补偿技术和多喷头3D打印机多轴联动的控制技术。多喷头FDM3D打印机的控制系统进行了分析和研究，对多色彩模型轮廓轨迹线成型运动方式和打印过程做了具体分析。总结研究课题存在的问题进行了进一步的阐述，同时对该研究的发展方向进行了更深远的展望。

本课题研究的实施方案、进度安排：实施方案:（1）通过调研，确定多喷嘴3D打印机的成型空间、喷头数量、最大成型件重量、整机总重要、整机外形尺寸、最大运动速度、定位精度等核心参数数值。（2）在分析三喷头3D打印机核心功能的基础上，对驱动扫描头和工作台的滚珠丝杠副进行了设计、计算和选型；以每组喷头的丝料不能互相缠绕。（3）三个轴设计在工作台下，使其工作台可以在多个方向活动旋转360°，还有两个方向的摆动，能够实现多方位的打印，用的是塑料耗材。（4）设计多喷嘴的条件比较复杂的艺术品，限制打印大件的产品，工作台比较高导致喷头到动作台的极限距离太短，还需待改善。2020年10月23日查阅相关课题论文，制定几种可行性方案。2020年11月1日撰写完成并上交任务书及开题报告；2020年12月1日收集并整理完成论文写作的参考资料，完善提纲，撰写完成毕业论文初稿；2021年1月10日论文修改，完成第二稿；2021年2月1日论文修改，完成第三稿；2021年2月15日完成论文定稿；2021年3月20日整理并提交经审定的毕业论文档案资料。

已查阅的主要参考文献：宁文祥.国内外水陆两用车发展概况[J].技术与产品.2012科罗廖夫.中国推出的世界上最快的水陆两用车[J].佐罗军事.2017.11魏熊荣.MBB-塑料车身水陆两用吉普车[J].ATZ.1971.06陈欢.水陆两用车车轮提升系统的设计与性能研究[D].沈阳：沈阳航空航天大学.2014.01岳英杰，孙铁强，田德江.水陆两用车辆捞救问题的探索与实践[J].装甲兵技术学院贾小平，马骏，于魁龙，杨众.超高速水陆两栖车技术研究[A].机械研究与应用.2015年第5期李媛，胡文波.仿鲸鱼水陆两栖概念车设计[B].中国教育技术装备.2014年3月下第6期孙荣哲.水陆两栖车摇臂式收放轮机构设计[J].传动技术.2017.06成龙，过学迅，李光攀.水陆两栖货车车架结构设计[A].湖北武汉：武汉理工大学汽车工程学院.北京汽车.2009窦艳涛，袁亚雷，蔡晓君，李圣昭，陈思源.一种水陆两栖救灾车的方案设计[A].实验室研究与探索.Vol.31No.6Jun.2012高亢.一种水陆两栖机器人及其关键部件研究与设计[D].上海海洋大学.2016.04蒋美华，刘咏标，陈欣，秦万军.基于不沉性的水陆两栖车最大出、入水角分析计算[A].军事交通学院学报.2014年10月第16卷第10期余飞.带有潜水功能的水陆两栖快艇总体设计及其关键技术研究[D].江苏科技大学2015.04指导教师意见签名：