3D打印机设计技术分析,专业机械结构设计公司,深圳机械设备设计公司

为客户创造最大化的产品设计附加值。3D打印机设计技术分析，专业机械结构设计公司，深圳机械设备设计公司关键词：3D打印机设计，快速成型机设计，机械设备设计，机械结构设计，内容概述：3D打印技术经过多年发展，现在已经进入到了普及阶段了。越来越多的企业和个人将3D打印机应用到了日常的工作甚至生活之中。由于近几年3D打印机及其配件价格越来越平民化，已经有越来越多的人士在尝试进行3D打印机设计与研发，甚至DIY一台打印机了。无论你是想完成一款3D打印机设计的任务，还是DIY一台，首先必须明确的是一套完整、可行的设计思路。并且，后续设计和制作之时的所有事情，包括经费、时间和制作工序均需要根据这一套完整的设计思路来制定。一，整体框架当前的3D打印机从整体技术架构上来看，可以分为两大分支：其一，是基于Delta坐标系的联动臂结构；其二，则是基于笛卡尔坐标的XYZ结构。基于Delta坐标系的代表产品例如Kossel/Rostock；而基于XYZ笛卡尔坐标的产品，则分支众多，不胜枚举。在这次的设计过程中，我们最终还是采用了那种方方正正的XYZ结构，其原因有二：一是由于Delta结构对于联动臂的高精度要求不容易达到，同时过高的机身可能造成扭动变形；另一方面，毕竟笛卡尔XYZ结构本身的特点让人感到更具稳重感。3D打印机设计时的整体框架以及结构，实际上已经基本决定了将来整体机器的强度以及稳定性。因此，我们在这一步上就花费了较长的时间，不断的比较和论证，和朋友交流，上网查找资料，修改设计等。目的就是要让这台3D打印机有个可靠的基础。初始的思路，我们参考了目前比较流行 RepRap Prusa i3的结构。图1 RepRap Prusa i3不过由于RepRap Prusa i3的结构所使用的亚克力框架的强度似乎不足以应付 2套挤出机构（挤出头，加热部分，步进马达，在800g上下）的重量，于是我们决定选择铝型材来制作框架。铝型材不仅增加了框架的强度，关键是成本低廉，容易获取。 确定整体框架的设计思路的过程，并不是一帆风顺的。期间，我们大约经历了三次整体思路的重大调整和修改。直到第三次才真正确认了下述的整体设计思路。通过检索，我们在某3D技术论坛上发现了一种新的移动结构， 即CoreXY以及CoreXY Respin一种扭转90度的衍生结构。它的原理如下图所示，即通过两个电机同时控制X、Y的移动。在两个电机同向运行时，打印头将会往X轴移动；而当两个电机反向反向运行纸质，打印头则会往Y轴移动。当然，该结构还有另外一个优点，即由于有两个电机的同时作用，力量自然要比使用单个电机控制一轴更稳定；同时也减少了XY平台上面的一个电机的重量。 图2 CoreXY以及CoreXY Respin移动结构原理通过使用CoreXY以及CoreXY Respin移动结构，我们所设计的这个200*300打印面积的大箱子，着实节省了不少空间。通过借鉴上述结构，第三版的整体框架结构终于出来了（见图3）。出于多方面的考虑，整个框架的投影面积为560*560；底部一圈用加宽的2060铝型材，并在框架三边都加了45度的加强支撑。图3 3D打印机整体框架虽然整体框架的结构已经基本确定了，但随后免不了还是有不断的小修小改。客观上讲，没有任何一个设计是完美的，因此我们只能在制作的过程中继续优化了。 二，电路、电气部分首先，这款3D打印机的核心电路控制部分，我们使用了创客基地的MKS2560 套件，其原因是，Arduino+RAMPS还有电机的驱动模块可以一起解决；同时，由于MKS 2560 属于 Arduino 2560的改进版，相对于公版添加了自恢复保险丝，因此就不怕接错线烧板子。另外，MKS 2560 直接通过 RAMPS 主板对Arduino供电，不用电脑进行脱机打印的时候，不用考虑独立给Arduino主板的5V供电。其次，在考虑步进电机选择的时候，由于X、Y轴所承受动力比较大，最终选择了48mm的NEMA17步进电机。在充分考虑静置力矩的情况下，我们给Z轴上选择了电流相对较大的42mm的NEMA17步进电机。挤出结构设计需要重点考虑重量问题，因此也选择42mm的NEMA17步进电机。供电电源的选择也是一个需要考虑的问题。由于一般电脑用的250W开关电源，满足不了我们所使用的200*300mm热床，最终只能另找一只350w的12V开关电源来使用。三，组装与调试在设计完成之后，我们需要按照BOM表（见图4）来购买配件。BOM表的制作不应该是等全部设计做完之后才开始的，相反它应该是设计过程的一部分。在这个表中，从零件名称代号到尺寸，以及什么规格的螺母螺丝，都应该尽可能详尽的用数据进行记录。BOM表的作用，不仅仅是为了不漏买过哪怕一颗螺丝；更重要的是它能够让设计者在进行3D打印机设计或其他产品设计的时候，全面的掌握产品的构造和成本状况，以便随时作出调整。图4 BOM表单格式由于现在电商这么发达，购买的过程在此就不去赘述了。 图5 第一挤出机构 图6 第二挤出机构 图7 光电式Endstop开关 图8 Arduino+RAMPS扩展板 图9 风扇 图10 350W 12V电源其实组装和调试的过程是比较漫长的，虽然未必涉及到多少技术难度，但是由于实际购买的零件在尺寸精度、质量稳定性等方面存在一些问题，所以在时间上受到的影响较大。经过努力，最终的3D打印机设计胜利完工了。上面的照片，就是我们组装过程中的一些片段，虽然有一些混乱，但确实忠实的记录了这个有意义的过程。以上就是品悟设计给大家介绍的3D打印机设计理念，如果您还想了解更多可以点击关注我们深圳品悟工业设计，也可以点击官网咨询我们。我们会有专业工作人员为您解答。深圳市品悟工业设计有限公司（简称：品悟），2011年创立，位于深圳市南山科技园。是一家从事工业产品设计服务的专业公司；品悟向客户提供涵盖新产品开发策略与咨询、产品市场竞争优势调研与分析、外观创意设计、三维造型设计、结构设计、模型样机试制、量产模具技术服务、批量生产过程技术监控管理等在内的产品设计全流程服务。除此