Prusa i3型-3D打印機(jī)設(shè)計(jì)含8張CAD圖,Prusa,i3型-3D打印機(jī)設(shè)計(jì)含8張CAD圖,i3,打印機(jī),設(shè)計(jì),cad 任務(wù)書 論文(設(shè)計(jì))題目：Prusa I3型-3D打印機(jī)設(shè)計(jì) 工作日期：2017年12月18日 ~ 2018年05月20日 1.選題依據(jù): 3D打印技術(shù)實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等方式實(shí)現(xiàn)快速成型的技術(shù)，已在醫(yī)療、建筑、藝術(shù)等多方面都有涉及。 擬設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)是一臺簡單易用的桌面級3D打印機(jī)，主要應(yīng)用于藝術(shù)品及小型塑料零件的制作。 該設(shè)計(jì)符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。 2.論文要求(設(shè)計(jì)參數(shù)): 1.完成3D打印機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2.完成3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.繪制相關(guān)的CAD設(shè)計(jì)圖紙 4.翻譯相關(guān)外文資料（不少于2000字） 5.編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3.個人工作重點(diǎn): 1.打印機(jī)框架結(jié)構(gòu)、動力機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、耗材擠出機(jī)及噴頭設(shè)計(jì)； 2.運(yùn)用CAD及SD繪制二維零件圖、裝配圖及三維裝配圖。 4.時間安排及應(yīng)完成的工作: 第1周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容； 第2周：初步方案設(shè)計(jì)； 第3周：總體方案設(shè)計(jì)； 第4周：撰寫并完善開題報告； 第5周：3D打印機(jī)噴頭部分研究設(shè)計(jì)； 第6周：3D打印機(jī)噴頭部分研究設(shè)計(jì)； 第7周：3D打印機(jī)設(shè)計(jì)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第8周：3D打印機(jī)設(shè)計(jì)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第9周：3D打印機(jī)設(shè)計(jì)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第10周：3D打印機(jī)設(shè)計(jì)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第11周：繪制相關(guān)圖紙； 第12周：繪制相關(guān)圖紙； 第13周：撰寫設(shè)計(jì)說明書； 第14周：完善畢業(yè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容，準(zhǔn)備答辯。 5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn): [1] 廖漢元,孔建益.機(jī)械原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012. [2] 濮良貴,陳國定,吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)(第九版)[M].北京:高等教育出版社,2013. [3] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京:化學(xué)出版社,2002. [4] 程光仁等.滾珠螺旋傳動設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007. [5] 劉厚才,莫健華.三維打印快速成形技術(shù)及其應(yīng)用[J]．機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2008,(9):12-14. [6] 饒振剛,田勇衛(wèi).滾珠絲杠副及自鎖裝置[M].北京：國防工業(yè)出版社,1990. [7] 徐進(jìn).絲杠升降機(jī)構(gòu)傳動可靠性設(shè)計(jì)研究[J].煤礦機(jī)械,2003,（10）：34-39. [8] 代仕平,張娜.基于滾珠絲杠副的升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].八一科技,2011,（1）:50-52. [9] 陳步慶,林柳蘭,等．三維打印技術(shù)及系統(tǒng)研究[J]．機(jī)電一體化,2005,（4）:31-32. [10]田地銀,田云.關(guān)于滾珠絲杠的選擇[J].電子工藝技術(shù),1997,(18)：18-25. [11]蔡恩澤.3D打印顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)[J].中國中小企業(yè),2012,（11）:46-47. [12]Lischke F, Tovar A. Design of Self-Supported 3D Printed Parts for Fused Deposition Modeling[C]// ASME 2016 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. 2016:V004T05A009. [13]Beaman J, Bourell D, Wallace D. Special Issue: Additive Manufacturing (AM) and 3D Printing[J]. Journal of Manufacturing Science & Engineering, 2016, 136(6):060301. [14]Letcher T, Waytashek M. Material Property Testing of 3D-Printed Specimen in PLA on an Entry-Level 3D Printer[C]// ASME Imece,2014. 指導(dǎo)教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2017年12月14日 教學(xué)指導(dǎo)分委會意見： 同意 簽字：XX 2017年12月15日 學(xué)院公章 進(jìn)度檢查表 第 -3 周 工作進(jìn)展情況 查閱了25篇文獻(xiàn)資料，經(jīng)過對部分資料的詳細(xì)分析，已經(jīng)完全了解所選 課題的內(nèi)容，對3D打印機(jī)的各個工作部分與機(jī)械結(jié)構(gòu)有了初步的設(shè)計(jì)方案 ，并開始撰寫開題報告。 2017年12月28日 指導(dǎo)教師意見 畢業(yè)設(shè)計(jì)前十周的工作進(jìn)度正常，畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查答辯通過，希望抓緊時間開展下一階段的工作。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2017年12月28日 工作進(jìn)展情況 完成了總體方案設(shè)計(jì)，完成了開題報告的撰寫工作,并且通過了開題報 告答辯。 利用寒假期間翻譯外文文獻(xiàn)，并準(zhǔn)備進(jìn)行3D打印機(jī)擠出機(jī)、噴頭部分 的設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、噴頭加熱方式設(shè)計(jì)以及溫度傳感器選擇等方面的內(nèi) 容。 第 -1 2018年01月11日 指導(dǎo)教師意見 總體方案設(shè)計(jì)可行，開題報告基本合格，請按計(jì)劃進(jìn)行下一階段工作。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年01月11日 周 第 3 周 工作進(jìn)展情況 寒假期間完成了外文文獻(xiàn)翻譯，并完成了3D打印機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析計(jì)算，初步擬定打印噴頭的結(jié)構(gòu)。 2018年03月22日 指導(dǎo)教師意見 外文資料譯文基本合格，3D打印機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本合理、計(jì)算準(zhǔn)確，擬定的打印噴頭結(jié)構(gòu)可行。請按計(jì)劃開展下一階段工作。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年03月23日 第 6 周 工作進(jìn)展情況 按計(jì)劃完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)前10周的工作，參加了畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查答辯 ，開始進(jìn)行繪制CAD裝配圖以及零件圖 2018年04月12日 指導(dǎo)教師意見 畢業(yè)設(shè)計(jì)前十周的工作進(jìn)度正常，畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查答辯通過，希望抓緊時間開展下一階段的工作。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月23日 第 11 周 工作進(jìn)展情況 按計(jì)劃按時完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部工作，準(zhǔn)備參加畢業(yè)答辯。 2018年05月18日 指導(dǎo)教師意見 王金鵬同學(xué)按時完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)，請進(jìn)一步完善畢業(yè)設(shè)計(jì) ，認(rèn)真準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月18日 第周 工作進(jìn)展情況 年 月 日 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日 過程管理評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認(rèn)真，刻苦努力，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn) 3 3 遵守紀(jì)律 自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，主動聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo) 3 2 開題報告 內(nèi)容詳實(shí)，符合規(guī)范要求 5 3 任務(wù)完成 按時、圓滿完成各項(xiàng)工作任務(wù) 4 3 過程管理評分合計(jì) 11 過程管 理評語 XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中作風(fēng)比較嚴(yán)謹(jǐn)，對待問題基本上做到了刻苦努力，工作態(tài)度還算認(rèn)真。 XX同學(xué)能夠遵守學(xué)校的相關(guān)規(guī)定，定期與指導(dǎo)教師聯(lián)系 ，主動接受指導(dǎo)。對于畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題，提出的解決方案水平一般。 XX同學(xué)查閱了一定數(shù)量的相關(guān)資料，開題報告內(nèi)容不太詳實(shí)，其中的文獻(xiàn)綜述還算全面，基本上做到了有分析，歸納，撰寫開題報告格式需要完善。 XX同學(xué)能夠按計(jì)劃完成畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段的工作，完成質(zhì)量一般。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-21 指導(dǎo)教師評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價值和實(shí)踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 指導(dǎo)教師評分合計(jì) 15 指導(dǎo)教 師評語 該生完成的Prusa I3型-3D打印機(jī)設(shè)計(jì)，有一定的研究價值和實(shí)踐意義。畢業(yè)設(shè)計(jì)選題符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，有一定的深度和難度，工作量飽滿。 該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中能夠運(yùn)用所學(xué)知識解決問題，表現(xiàn)出一定的綜合運(yùn)用知識的能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、中文表達(dá)及應(yīng)用能力。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成質(zhì)量方面，論文文題相符、設(shè)計(jì)合理，撰寫格式、圖表基本符合規(guī)范要求 。該生按時完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)工作，完成質(zhì)量一般，同意參加畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-21 評閱人評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價值和實(shí)踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 評閱人評分合計(jì) 15 評閱人 評語 本文設(shè)計(jì)了一款桌式3D打印機(jī)，從總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)架部分 、傳動部分、擠出機(jī)結(jié)構(gòu)等個工作系統(tǒng)開展工作，完成了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、打印噴頭材料選擇等，并采用solidworks進(jìn)行了3D構(gòu)圖。選題符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，有一定的研究價值和實(shí)踐意義，有一定的開拓性、創(chuàng)新性，深度、難度適宜，工作量基本飽滿。從論文完成情況看，該生具備一定的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 ；具有一定的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；文題相符，概念準(zhǔn)確，分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等基本正確合理，結(jié)論基本明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等基本符合規(guī)范要求。建議參加答辯。 評閱人簽字：XX 評閱人工作單位：XX日期：2018-05-23 答辯紀(jì)錄 學(xué)生姓名：XX 專業(yè)班級：XX畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目： Prusa I3型-3D打印機(jī)設(shè)計(jì) 答辯時間：2018年05月24日 時 分 ~ 時 分 答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX XX XX 答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：1.打印使用什么材料？ 回 答： 打印時選用PLC。 問題2：2.為什么不用樹脂？ 回 答： 樹脂價格比較昂貴，考慮成本問題，不采用樹脂。問題3：3.打印后的成果有什么不同（材料）？ 回 答： 打印后的表面會有顆粒感。問題4：4.能打印多大的范圍？ 回 答： 大概200mm。 問題5：5.整機(jī)大小是多大？ 回 答： 長、寬、高大概300mm。 問題6：6.打印機(jī)使用的軟件是自己開發(fā)的嗎？ 回 答： 軟件是可以直接下載使用的。 問題7：7.演示中打印的雪花是自己設(shè)計(jì)的嗎？ 回 答： 是用CAD設(shè)計(jì)的。 問題8：8.噴頭材料噴出速度是否需要硬件支持？ 回 答： 在軟件中有選項(xiàng)可以調(diào)節(jié)。 問題9：9.通過什么控制驅(qū)動？ 回 答： 通過MET2560板控制。 問題 10： 10.供料機(jī)位于什么位置？靠什么實(shí)現(xiàn)？ 回 答： 彈簧上壓、旋轉(zhuǎn)，擠壓齒輪，料是細(xì)絲狀。 問題 11： 11.齒輪作用是什么？材料原始狀態(tài)是什么樣的？ 回 答： 齒輪作用是摩擦擠壓，料是細(xì)絲狀。 問題 12： 12.軸承是什么作用？ 回 答： 軸承起固定料的作用。結(jié)構(gòu)與普通的一樣，料放在外圈。 問題 13： 13.使用的軸承是外來購買的嗎？ 回 答： 軸承是購買的。 問題 14： 14.齒輪換成摩擦輪可以嗎？ 回 答： 不可以換成摩擦輪。因?yàn)槟Σ亮Σ粔颉? 記錄人： 2018年05月24日 答辯委員會評價表 評價內(nèi)容 具體要求 總分 評分 自述總結(jié) 思路清晰,語言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,分析歸納合理 10 7 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 7 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價值和實(shí)踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 10 7 答辯委員會評分合計(jì) 32 答辯委員會評語 XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間，工作努力，態(tài)度比較認(rèn)真，能遵守各項(xiàng)紀(jì)律，表現(xiàn)一般。 能按時、全面、獨(dú)立地完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析無原則性的錯誤，解決問題方案比較實(shí)用，結(jié)論正確。 論文使用的概念正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設(shè)計(jì)中的圖紙?jiān)跁鴮懞椭谱鲿r，能夠執(zhí)行國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基本規(guī)范。 能夠獨(dú)立查閱文獻(xiàn)，外語應(yīng)用能力一般，原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng)，實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)論準(zhǔn)確可靠。 答辯過程中，能夠簡明地闡述論文的主要內(nèi)容，回答問題基本正確，但缺乏深入地分析。 答辯成績： 32 答辯委員會主任： XX 2018年05月30日 成績評定 項(xiàng)目分類 成績評定 過程管理評分 11 指導(dǎo)教師評分 15 評閱人評分 15 答辯委員會評分 32 總分 73 成績等級 C 成績等級按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1．論文（設(shè)計(jì)）題目 Prusa i3 型 3D 打印機(jī)設(shè)計(jì) 2．研究領(lǐng)域 機(jī)械設(shè)計(jì) 3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價值 3D 打印機(jī)技術(shù)是機(jī)械制造中進(jìn)行復(fù)雜原型或者零件制造的有效手段 3D 打印帶來了全世界性制造業(yè)革命，它無需機(jī)械加工或模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體。經(jīng)過快速成型制造完成的零部件，完全真實(shí)的再現(xiàn)三維造型，無論外表面的曲面還是異形孔，都可以真實(shí)準(zhǔn)確的完成造型，不再需要再借助外部設(shè)備進(jìn)行修復(fù)。從而提高企業(yè)研發(fā)效率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，極大的降低了新品開發(fā)的成本及風(fēng)險。到目前為止，各類 3D 打印機(jī)設(shè)備上所使用的材料種類有很多，樹脂、尼龍、塑料、石蠟、紙以及金屬或陶瓷的粉末，基本上滿足了絕大多數(shù)產(chǎn)品對材料的機(jī)械性能需求。 3D 打印技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在醫(yī)療行業(yè)、科學(xué)研究、產(chǎn)品原型、文物保護(hù)、建筑設(shè)計(jì)、制造業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)、汽車制造業(yè)和配飾制造等領(lǐng)域中，為這些領(lǐng)域帶來革命性的改變。在工業(yè)中，3D 打印機(jī)很難用于批量生產(chǎn)，因?yàn)閷Ρ扔趥鹘y(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)還有一定的障礙，所以在工業(yè)中一般用于產(chǎn)品的開發(fā)研制，設(shè)計(jì)師可以把設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品用 3D 打印機(jī)很快地制造出來，然后根據(jù)實(shí)際需要來繼續(xù)下一步的研發(fā)，大大降低了研發(fā)的成本，還提升了研發(fā)速度。3D 打印機(jī)還可以用于藝術(shù)雕塑品的制作，有些工藝設(shè)計(jì)品難以用傳統(tǒng)工藝制造出來，而利用 3D 打印機(jī)，只需把作品的模型參數(shù)輸入電腦， 打印出來，而且還打破了材料的局限和工藝的限制，使得藝術(shù)品更具可觀性。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 第一臺商用的 3D 打印機(jī)出現(xiàn)在 1986 年，但 3D 打印技術(shù)的真正確立是以美國麻省理工大學(xué)的 Scans E.M. 和 Cima M.J.等人于 1991 年申報的關(guān)于三維打印專利為標(biāo)志的。目前，在 3D 打印領(lǐng)域比較著名的公司有 3D System、Z-Corporation、Object Geometries 等。在國外，經(jīng)過十多年的探索和發(fā)展，3D 打印技術(shù)有了長足的進(jìn)步， 目前已經(jīng)能夠在 0.01mm 的單層厚度上實(shí)現(xiàn) 600dpi 的精細(xì)分辨率。在歐美發(fā)達(dá)國家， 3D 打印技術(shù)已經(jīng)初步形成了成功的商用模式，如在消費(fèi)電子業(yè)、航空業(yè)和汽車制造業(yè)等領(lǐng)域，3D 打印技術(shù)可以以較低的成本、較高的效率生產(chǎn)小批量的定制部件，完成復(fù)雜而精細(xì)的造型。 在國內(nèi)，自 20 世紀(jì) 90 年代以來，國內(nèi)多所高校開展了 3D 打印技術(shù)的自主研發(fā)。中國科技大學(xué)自行研制了八噴頭組合噴射裝置，有望在微制造、光電器件領(lǐng)域得到應(yīng)用。但總體而言，國內(nèi) 3D 技術(shù)的研發(fā)水平還有較大差距。我國港臺地區(qū)很多高校和企業(yè)都有自己的 3D 打印設(shè)備，RP 技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，但并非自主研發(fā)。國產(chǎn) 3D 打 10 印機(jī)在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件支持等方面還難以滿足商用的需求，技術(shù)水平有待進(jìn)一步提升。 3D 打印既是制造業(yè)，更是服務(wù)業(yè)。3D 打印產(chǎn)業(yè)鏈涉及到很多環(huán)節(jié)，包括 3D 打印機(jī)設(shè)備制造商、3D 模型軟件供應(yīng)商、3D 打印機(jī)服務(wù)商和 3D 打印材料的供應(yīng)商。因此圍繞 3D 打印的產(chǎn)業(yè)鏈會產(chǎn)生很多機(jī)會。 隨著智能制造，控制技術(shù)，材料技術(shù)，信息技術(shù)等不斷發(fā)展和提升，這些技術(shù)也被廣泛地綜合應(yīng)用與制造工業(yè)， 3D 打印技術(shù)的發(fā)展將體現(xiàn)出精密化、智能化、便捷化以及通用化等主要趨勢。提升 3D 打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質(zhì)量、力學(xué)和物理性能， 以實(shí)現(xiàn)直接面向產(chǎn)品的制造；開發(fā)更為多樣的 3D 打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質(zhì)材料及復(fù)合材料等，特別是金屬材料直接成型技術(shù)有可能成為今后研究與應(yīng)用的又一個熱點(diǎn)；3D 打印機(jī)的體積小型化、桌面化，成本更低廉， 操作更簡便，更加適應(yīng)分布化生產(chǎn)、設(shè)計(jì)與制造一體化的需求以及家庭日常應(yīng)用的需求；軟件集成化，實(shí)現(xiàn) CAD/CAPP/RP 的一體化，使設(shè)計(jì)軟件和生產(chǎn)控制軟件能夠無縫對接，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者直接聯(lián)網(wǎng)控制的遠(yuǎn)程在線制造，拓展 3D 打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)、建筑、車輛、服裝等更多行業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)造性應(yīng)用。 從長期來看，3D 打印技術(shù)其實(shí)就是顛覆性、破壞性的技術(shù)。盡管 3D 打印主要適用于小批量生產(chǎn)，但是其打印的產(chǎn)品可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品——更輕便、更堅(jiān)固、定制化、直接組裝成型。3D 打印的另一個顛覆性特征是：單臺機(jī)器能創(chuàng)建各種完全不同的產(chǎn)品。而傳統(tǒng)制造方式需要改變流水線才能完成定制生產(chǎn)，其過程需要昂貴的設(shè)備投資和長時間的工廠停機(jī)。不難想象，未來的工廠可以用同一個車間的 3D 打印機(jī)既制造茶杯，又制造汽車零部件和量身定制的醫(yī)療產(chǎn)品。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 （1）3D 打印機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) （2）3D 打印機(jī)傳動方案設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）3D 打印機(jī)擠出機(jī)噴頭設(shè)計(jì) 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） 通過設(shè)計(jì)計(jì)算，CAD/SOLIDWORKS 繪圖，查閱設(shè)計(jì)手冊，參考文獻(xiàn)等相關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行 3D 打印快速模型制造設(shè)備的設(shè)計(jì)并最終完成 3D 打印機(jī)的零件圖、裝配圖、CAD 圖及相關(guān)設(shè)計(jì)說明書。 論文寫作大綱： 1．緒論 1.1 三維打印技術(shù)簡介 1.2 3D 打印機(jī)概述 1.3 國內(nèi)外 3D 打印機(jī)技術(shù)水平及發(fā)展概況 1.4 3D 打印機(jī)工作原理及過程 1.5 設(shè)計(jì)思路及主要問題 2. 總體設(shè)計(jì)方案選擇 3. 3D 打印機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 總體框架設(shè)計(jì) 3.2 X、Y 軸傳動方案設(shè)計(jì) 3.3 Z 軸傳動方案設(shè)計(jì) 3.4 噴頭、擠出機(jī)設(shè)計(jì) 3.5 X、Y、Z 軸限位方式設(shè)計(jì) 4. 傳動元件及傳感器選擇 4.1 絲杠選擇 4.2 伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)對比選擇 4.3 限位傳感器選擇 4.4 溫度傳感器選擇 5. 總結(jié) 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （1）3D 打印機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 （2）3D 打印機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）3D 打印機(jī) CAD 圖紙 （4）3D 打印機(jī) SW 裝配建模 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； 對 3D 打印機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)合理的機(jī)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算，并選擇合理的傳動方式，最終完成對 3D 打印機(jī)的研究。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解設(shè)計(jì)內(nèi)容； 第 2 周：初步方案設(shè)計(jì)； 第 3 周：總體方案設(shè)計(jì)； 第 4 周：撰寫并完善開題報告； 第 5~6 周：3D 打印機(jī)噴頭部分研究設(shè)計(jì)； 第 7~9 周：3D 打印機(jī)設(shè)計(jì)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第 10 周：3D 打印機(jī)設(shè)計(jì)各部分零部件設(shè)計(jì)計(jì)算； 第 11~12 周：繪制相關(guān)圖紙； 第 13 周：撰寫設(shè)計(jì)說明書； 第 14 周：完善畢業(yè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容，準(zhǔn)備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1] 廖漢元,孔建益.機(jī)械原理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012. 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Material Property Testing of 3D-Printed Specimen in PLA on an Entry-Level 3D Printer[C]// ASME Imece,2014. 附：文獻(xiàn)綜述或報告 文獻(xiàn)綜述 目前，桌面化快速成型系統(tǒng)作為快速成型技術(shù)的兩大發(fā)展方向之一，已成為國內(nèi)外快速成型領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。3D 打印是對傳統(tǒng)制造業(yè)的一種顛覆性變革，有人甚至將 3D 打印機(jī)看成是第三次工業(yè)革命的影子，與蒸汽機(jī)和電力相提并論。作為新出現(xiàn)的一種制造產(chǎn)業(yè)，三維打印技術(shù)( there dimensional pirnitng,3DP)具有成本低、體積小、產(chǎn)品可具有多種顏色、可選擇多種材料、噪聲小、無污染等優(yōu)點(diǎn)。 3DP 技術(shù)是美國麻省理工學(xué)院 Emanual Sachs 等人研制的。3DP 技術(shù)改變了傳統(tǒng)的零件設(shè)計(jì)模式, 真正實(shí)現(xiàn)了由概念設(shè)計(jì)向模型設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變。近幾年來,3DP 技術(shù)在國外得到了迅猛的發(fā)展。美國 Z Corp 公司與日本 Riken Institute 于 2000 年研制出基于噴墨打印技術(shù)的、能夠作出彩色原型件的三維打印機(jī)。該公司生產(chǎn)的 Z400、Z406 以及 Z4810 打印機(jī)是采用 MT 發(fā)明的基于噴射粘結(jié)劑粘結(jié)粉末工藝的 3DP 設(shè)備。2000 年底以色列的 Object Geometries 公司推出了基于結(jié)合 3D Ink-Jet 與光固化工藝的三維打印機(jī) Qaudra。美國 3D Systems、荷 TNO 以及德國 BMT 公司等都生產(chǎn)出自己研制的 3DP 設(shè)備。目前清華大學(xué)、西安交大、上海大學(xué)等國內(nèi)科研院所也在積極研發(fā)此類設(shè)備。3DP 技術(shù)在國外的家電、汽車、航空航天、船舶、工業(yè)設(shè)計(jì)、醫(yī)療等領(lǐng)域已得到了較為廣泛的應(yīng)用, 但在國內(nèi)尚處于研究階段。 目前，已實(shí)現(xiàn)商品化的 3D 打印機(jī)共涵蓋了七類工藝，其中以 SLA、SLS、FDM 和 3D 打印等為主。 光固化打印( SLA) 是采用紫外光在液態(tài)光敏樹脂表面進(jìn)行掃描，每次生成一定厚度的薄層，從底部逐層生成物體。其優(yōu)點(diǎn)是原材料的利用率將 100%，尺寸精度高(± 0.1 mm)，表面質(zhì)量優(yōu)良，可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型; 缺點(diǎn)是價格昂貴，可用材料種類有限，制成品在光照下會逐漸解體。 選擇性激光燒結(jié)打印( SLS) 是采用高功率的激光，把粉末加熱燒結(jié)在一起形成零件。SLS 工藝的優(yōu)點(diǎn)是可打印金屬材料和多種熱塑性塑料，如尼龍、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯類、聚苯乙烯、聚氯乙烯、高密度聚乙烯等，打印時無需支撐，打印的零件機(jī)械性能好、強(qiáng)度高; 缺點(diǎn)是材料粉末比較松散，燒結(jié)后成型精度不高，且高功率的激光器價格昂貴。 熔融沉積打印( FDM) 是采用熱融噴頭，使塑性纖維材料經(jīng)熔化后從噴頭內(nèi)擠壓而出，并沉積在指定位置后固化成型。這種工藝類似于擠牙膏的方式，其優(yōu)點(diǎn)是價格低廉、體積小、生成操作難度相對較小; 缺點(diǎn)是成型件的表面有較明顯的條紋，產(chǎn)品層間的結(jié)合強(qiáng)度低、打印速度慢。 3D 打印是采用類似噴墨打印機(jī)噴頭的工作方式，這種工藝與選擇性激光燒結(jié)十分類似，只是將激光燒結(jié)過程改為噴頭粘結(jié)，光柵掃描器改為粘結(jié)劑噴射頭。其優(yōu)點(diǎn)是打印速度快、價格低; 缺點(diǎn)是打印出來的產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度不高。 隨著 3D 打印技術(shù)和商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，“大批量的個性化定制”將成為重要的生產(chǎn)模式。3D 打印與現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的緊密結(jié)合，將衍生出新的細(xì)分產(chǎn)業(yè)和新的商業(yè)模式， 創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。3D 打印技術(shù)發(fā)展帶來的產(chǎn)品技術(shù)、制造技術(shù)與管理技術(shù)的進(jìn)步使企業(yè)具備快速響應(yīng)市場需求的能力，特別是形成適應(yīng)全球市場上豐富多樣的客戶群，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程定制、異地設(shè)計(jì)、就地生產(chǎn)和銷售的協(xié)調(diào)化新型生產(chǎn)模式，使生產(chǎn)模式、商業(yè)模式等多個方面發(fā)生根本性的變化。 同立體印刷、疊層實(shí)體制造和選擇性激光燒結(jié)快速成形技術(shù)相比, 3DP 不需要昂貴的激光系統(tǒng), 具有設(shè)備價格便宜、運(yùn)行和維護(hù)成本低的優(yōu)勢。與熔融沉積快速成形技術(shù)相比,3DP 可以在常溫下操作,具有運(yùn)行可靠,成形材料種類多和價格低的優(yōu)勢。此外, 與其它 RP 系統(tǒng)相比,3DP 還有操作簡單、成形速度快、制件精度高、成形過程無污染, 適合辦公室環(huán)境使用等優(yōu)點(diǎn)。因此, 3DP 被認(rèn)為是 RP 行業(yè)中最有生命力的新技 術(shù)之一, 具有良好的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。 利用3DP 技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的概念原型件制造是建立從概念信息到物理實(shí)現(xiàn)的最直接方式。概念原件可以用于展示產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體概念、立體形態(tài)和布局安排, 進(jìn)行產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評價,如在建筑設(shè)計(jì)上, 利用 3DP 技術(shù)制作的大樓或橋梁等建筑物模型, 可以幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行評價和確定最終方案。醫(yī)學(xué)上根據(jù) CT 或 MRI 的數(shù)據(jù), 應(yīng)用3DP 技術(shù)可以快速精確地制造人體的骨骼和軟組織等器官模型, 可以幫助醫(yī)生進(jìn)行病情診斷、術(shù)前討論和最終治療方案的確定。概念原型件還可作為產(chǎn)品的展示模型, 進(jìn)行產(chǎn)品的招投標(biāo)和新產(chǎn)品上市前的宣傳使用。利用 3DP 技術(shù)制造的功能原型件可以用于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢查.裝配干涉檢驗(yàn), 靜、動力學(xué)試驗(yàn)、物理和機(jī)械性能試驗(yàn)、人機(jī)工程試驗(yàn)等, 為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。通過 3DP 技術(shù)快速制造出產(chǎn)的功能原型件, 可以盡早地對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行測試、檢查和評估, 縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)反饋的周期, 提高產(chǎn)品開發(fā)的成功率, 大大降低產(chǎn)品的開發(fā)時間和開發(fā)成本。 顯然，3D 打印技術(shù)給人類帶來新奇和進(jìn)步，但畢竟還是起步階段，有的還在實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)之中，想要成為主流的生產(chǎn)制造技術(shù)，并形成龐大的產(chǎn)業(yè)，還面臨巨大的挑戰(zhàn)。 首先，3D 打印需要 CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）支撐。對于一般用戶來說，要學(xué)會 CAD 等制作工具并非想像中那么簡單。CAD 是指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。3D 打印制造神奇，CAD 是基礎(chǔ)。就像指揮官指揮戰(zhàn)爭一樣，一份標(biāo)示準(zhǔn)確的地圖往往決定戰(zhàn)爭的勝負(fù)。CAD 是 3D 打印的基礎(chǔ)工程?；?3D 的 CAD 更加復(fù)雜精細(xì)，需要具有高超編程技術(shù)的專業(yè)人士操作。這樣的人才并非一般技術(shù)人員所能擔(dān)當(dāng)。 其次，知識產(chǎn)權(quán)將成為較大糾結(jié)。人們的想象力有多大，3D 打印的用途就有多廣。遺憾的是，打印對象副本，即使只是復(fù)制個人設(shè)計(jì)，這類行為仍然會產(chǎn)生知識產(chǎn)權(quán)問題。3D 打印被視作一門新興技術(shù)，雖然法律對其知識產(chǎn)權(quán)問題尚未作出明確界定，而完全復(fù)制他人創(chuàng)意的做法還是不可取的。當(dāng) 3D 打印機(jī)組合一個 3D 掃描儀時，知識產(chǎn)權(quán)問題將更為突出。掃描儀不僅可以復(fù)制外形，而且可以復(fù)制更為復(fù)雜的細(xì)節(jié)。這種行為要比抄襲專利或版權(quán)嚴(yán)重得多。犯罪分子可以用 3D 打印機(jī)設(shè)計(jì) ATM 提款卡、鑰匙、武器或其他危險物品。 再次，價格優(yōu)勢還不明顯。在某些情況下，3D 打印產(chǎn)品最終耗費(fèi)的成本和零售店產(chǎn)品的價格差不多，目前條件下，3D 打印還不具備規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢，價格方面的優(yōu)勢尚不明顯。所以對于大多數(shù)產(chǎn)品來說，不管你是打印多少件，價格都相差無幾。但是， 相信隨著 3D 技術(shù)的逐漸成熟，價格會慢慢降下來。 采用 3DP 系統(tǒng)制造的概念原型, 主要在于形狀、色彩等外觀表達(dá)功能, 而對材料的性能要求較低。可用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測試或裝配, 可作為產(chǎn)品的展示模型、投標(biāo)模型等使用。由于 3DP 工藝能制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)和同時處理多種材料, 因此在特殊材料的成型和功能梯度成型方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢, 在國外已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和微細(xì)加工領(lǐng)域等特殊成型場合。隨著快速成型技術(shù)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展, 3DP 必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。