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打印机 传动系统 设计

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中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系 别： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 邱陵 学 号： 05211601 2015年 4月1日43D打印机的发展前景1、3D打印概念3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，也称为增材制造技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。快速成型技术诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术。3D打印技术被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”，早在20世纪90年代中期就已出现，但由于价格昂贵，技术不成熟，早期并没有得到推广普及。经过20多年的发展，该技术已更加娴熟、精确，且价格有所降低。2、3D打印机工作原理“3D打印”层层印刷的原理和喷墨打印机类似，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制采用分层加工，叠加成型的方式来“造型”，会将设计产品分为若干薄层，每次用原材料生成一个薄层，一层一层叠加起来，最终在计算机上的蓝图变为实物。 3D打印是一种直接数字化制造技术，是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散，然后是喷洒一层均匀的粉末。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用，加工过程仅需确定所需塑料、树脂、金属等物料，材料耗费仅相当于传统制造的十分之一，而误差可轻易控制到0.1mm之内。它无需生产线，亦可制造那些常规方法无法生产的奇形怪状的零件。三维打印的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。分步骤描述如下：1、 三维建模通过goSCAN之类的专业3D扫描仪或是Kinect之类的 DIY扫描设备获取对象的三维数据，并且以数字化方式生成二维模型。也可以使用Blender、SketchUp、AutoCAD等二维建模软件从零开始建立三维数字化模型，或是直接使用其他人已做好的3D模型。2、分层切割由于描述方式的差异，3D打印机并不能直接操作3D模型。当3D模型输入到电脑中以后，需要通过打印机配备的专业软件来进一步处理，即将模型切分成一层层的薄片，每个薄片的厚度由喷涂材料的属性和打印机的规格决定。3、打印喷涂由打印机将打印耗材逐层喷涂或熔结到二维空间中，根据工作原理的不同，有多种实现方式。比较流行的做法是先喷一层胶水，然后在上面撒一层粉末，如此反复；或是通过高能激光融化合金材料，一层一层地熔结成模型。整个过程根据模型大小、复杂程度、打印材质和工艺耗时几分钟到数天不等。4、后期处理模型打印完成后一般都会有毛刺或是粗糙的截面。这时需要对模型进行后期加工，如固化处理、剥离、修整、上色等等，才能最终完成所需要的模型的制作。3、3D打印机的国内外现状 在国外经过十多年的探索和发展，3D打印技术有了长足的进步，美国加州大学最新开发的“轮廓工艺”技术，在美国航天局的出资赞助下，可以在24小时以内打印一栋两层楼的房子。澳洲一家石墨矿公司和一家3D打印公司合作已经可以用石墨烯打印电池，充放电速度比普通电池快1000倍。3D打印技术也已经到发展到生物打印，瑞士苏黎世联邦理工学院的3D生物打印技术团队利用肋骨的软骨组织打印出新的耳朵。在国内，多所高校开展了3D打印技术的自主研发。根据美国3D打印机行业研究机构WohlersAssociates公布的权威报告指出，中国华东科技大学已经获得多项3D打印机研究成果，另外清华大学、西安交通大学等众多大学也取得一些研发成果。近年来，国内一些企业已经实现了3D打印机的整机生产和销售，浙江湘湖已经逐渐建立起了3D小镇，整个3D产业园区为3D打印企业提供了一个很好的平台，抱团发展。3D打印技术作为制造业领域的一次重大技术革命，我国已经广泛应用到航空、航天等军事领域和大型复杂构件的一次成型制造，我国的3D打印技术也正在蓬勃发展。4、3D打印相关软件 Blender、SketchUp、AutoCAD 在3D打印的制作过程中，用到软件的方面应该是在3D打印的三维模型设计上（不包括其余过程中的常用的操作软件）。模型的设计可以说是整个3D打印过程的核心部分，是3D打印产品的根本。在此介绍几种建立三维数字化模型的建模软件。Blender：Blender是一个开源的多平台轻量级全能三维动画制作软件，提供从建模，动画，材质，渲染，到音频处理，视频剪辑的一系列动画短片制作解决方案。blender以python为内建脚本，支持yafaray渲染器，同时还内建游戏引擎。完整集成的创作套件，提供了全面的3D创作工具，包括建模（modeling）、uv映射（uv-mapping）、贴图（texturing）、索链关连（rigging）、蒙皮（skinning）、动画（animation）、粒子（particle）和其它系统的模拟、脚本控制（scripting）、渲染（rendering）、合成（compositing）、后期处理（post-production）和游戏制作；SketchUp：Google Sketchup是一套直接面向设计方案创作过程的设计工具，其创作过程不仅能够充分表达设计师的思想而且完全满足与客户即时交流的需要，它使得设计师可以直接在电脑上进行十分直观的构思，是三维建筑设计方案创作的优秀工具。googleSketchUp软件同3dmax等3维制作软件同样，有丰富的模型资源，在设计中可以直接调用、插入、复制等进行编辑任务。AutoCAD：AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。5、3D打印技术的优缺点5.1、优点一是最直接的好处就是节省材料，不用剔 除边角料，提高材料利用率，通过摒弃生产线而降低了 成本；二是能做到很高的精度和复杂程度，除了可以表 现出外形曲线上的设计；三是不再需要传统的刀具、夹 具和机床或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生 成任何形状的零件；四是它可以自动、快速、直接和精 确地将计算机中的设计转化为模型，甚至直接制造零件 或模具，从而有效的缩短产品研发周期；五是3D打印 能在数小时内成形，它让设计人员和开发人员实现了从 平面图到实体的飞跃；六是它能打印出组装好的产品， 因此它大大降低了组装成本，它甚至可以挑战大规模生 产方式。5.2、缺点任何一个产品都应该具有功能性，而如今 由于受材料等因素限制，通过3D打印制造出来的产品 在实用性上要打一个问号。强度问题：房子、车子固 然能“打印”出来，但是否能抵挡得住风雨，是否能在 路上顺利跑起来？精度问题：由于分层制造存在 “台阶效应”，每个层次虽然很薄，但在一定微观尺度 下，仍会形成具有一定厚度的一级级“台阶”，如果需 要制造的对象表面是圆弧形，那么就会造成精度上的偏 差；材料的局限性：目前供3D打印机使用的材料非 常有限，无外乎石膏、无机粉料、光敏树脂、塑料等。 能够应用于3D打印的材料还是很单一，以塑料为主， 并且打印机对单一材料也非常挑剔。参考文献1 孙晓林. 3D打印技术的应用J.2013-07-13.2 刘红光,杨倩,刘桂锋,刘琼. 国内外3D打印快速成型技术的专利情报分析.J2013-06.3 王忠宏,李扬帆,张曼茵.中国3D打印产业的现状及发展思路.J2013-01-044 李青.3D打印一种新兴的学习技术.C2013-05-155 LamC;MoXScaffolddevelopmentusing3Dprintingwithastarch-basedpolymer2002(C20) 6 RoweCWMultimechanismoraldosageformsfabricatedbythreedimensionalprinting外文期刊2000(01) 7 许廷涛3D打印技术产品设计新思维J电脑与电信，2012,9 :5-78 古丽萍 蓄势待发的3D打印机及其发展J 数码印刷2011,10 :64-679 蔡恩泽3D打印颠覆传统制造业J 中国中小企业，2012,11 :46-4710