放大机

从零开始讲述3D打印原理二进阶

发布时间:2024/12/10 13:15:17   
本文接着文章《从零开始讲述3D打印原理(一)》,继续讲述这款3D打印机。整机各部分结构如下图:整体结构结构2主板3D打印过程:首先要有一个三维的零件图形,可以用proe,solidworks,等软件来设计,设计好后输出为stl格式,这是3D打印行业里普遍使用的文件格式,绝大多数的3D打印机都支持。由于3D打印机是一层层打印的,所以需要把一个三维零件转换为很多层平面图,这一步骤使用切片软件来完成,这款打印机使用的切片软件是Slic3r,比如要打印这样一个零件:零件切片前使用切片软件对零件进行切片后就变成了这样一层层的样子:零件切片后将一层放大之后再来看会更清楚一些:放大图层可以看到很多密密麻麻的线条,这些线条紧靠在一起组成了一个平面,这些线条有什么用呢?其实它就是挤出头的移动路径!3D打印机工作时,一边控制挤出头挤出材料,一边控制它按照这些路径进行移动,把这些路径走过一遍,就加工好了一个平面,和挤牙膏画图案很类似,是不是挺简单?其他层的加工方法也是如此。切片软件是如何把一个三维图切片的?讨论这个问题要涉及到软件上的各种算法,已经超出了本文的范围,有兴趣的朋友可以自行搜索获取相关资料。可能有的朋友会有疑问,在零件周围有一圈东东,是干嘛的?其实这一圈和零件无关,只是为了在正式打印零件前让挤出头走一圈,让材料能流畅挤出来,因为一开始时可能会挤不出材料或不流畅。就像护士打针的时候也经常会先挤一下直到从针头挤出几滴液。支撑材料:有时候会遇到一些零件图有悬空的部分,比如一个零件截面像这样:有悬空的零件这就会出现下层平面比上层平面小的状况,有悬空的部分,会不利于3D打印,因为3D打印的顺序是从下到上,如果下层平面太小,会导致上层熔融的塑胶没有支撑而掉落下来。对于这种情况,首先考虑通过旋转零件,改变摆放底面,比如上面这个零件就可以这样摆:改变摆放底面后但是有些很特殊的零件无论怎么摆放都会有悬空的部分,比如:有悬空的零件2怎么办呢?这种情况就必须使用到切片软件里的一个生成支撑材料的功能,请看下面这三张图:零件在切片前零件在切片后换个角度观察红色框的部分就是切片软件增加的支撑部分,在零件打印完成后,再将这些支撑的部分从零件分离出去。这样有几点不好:1.有时候零件太脆弱,分离支撑材料会损坏零件;2.造成材料的浪费;3.增加了打印时间。所以,除非必要,设计时应尽量避免这种类型的零件。挤出机(挤出头):负责物料的进给机构叫挤出机(或挤出头),如下图所示:挤出机使用的塑胶料条有PLA和ABS,由于ABS材料在打印时容易发生翘曲变形问题,而PLA很少有这个问题,因此本人一直用PLA。塑胶料条的直径有3mm和1.75mm,图中这个挤出机使用的是1.75mm.其工作过程:步进电机带动进料齿轮转动,齿轮拉动塑胶料条达到进料的目的,加热丝将固态的塑胶加热到熔融状态(PLA材料-摄氏度),熔融的塑胶从出料嘴被挤出来,出料嘴的口径一般为0.3mm或0.4mm.出料嘴与打印平面之间有一个很小的距离,这个距离就是层高距离,一般等于出料嘴口径(0.3mm),如下图:层高距离这个层高距离很重要,距离太大了,会造成层与层之间连接不紧密,零件容易掰断。距离太小了,容易造成挤出的材料堆积在出料嘴周围。X,Y,Z轴传动结构:X轴和Y轴的移动速度较快,是通过同步带来带动的。而Z轴移动速度慢且精度要求更高,因此使用了丝杆,如下图。需注意的是,挤出机并不在Y轴上移动,而是通过移动打印平台来达到目的,因为运动是相对的。XYZ轴传动结构XYZ轴坐标图总结:3D打印机是一个硬件和软件协作的有机体,其涉及到的更深一层的技术原理要研究起来足以写成一本书。本文只是起到抛砖引玉的作用,希望能激发各位朋友的兴趣。

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