3D打印機(jī)組裝與調(diào)試 課件 陳金英 第1-18講 3D打印技術(shù)的概念- 3D打印機(jī)的固件配置之二

3D打印技術(shù)的概念授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的定義3D打印技術(shù)案例3D打印的過(guò)程思考題010203043D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的定義是快速成型技術(shù)(RapidPrototyping，RP)的一種，稱(chēng)增材制造技術(shù)，又稱(chēng)添加制造（AM,Additive

Manufacturing）。3D打印技術(shù)基于3D模型數(shù)據(jù)，采用與減式制造技術(shù)相反的逐層疊加的方式生產(chǎn)物品的過(guò)程，通常通過(guò)電腦控制將材料逐層疊加，最終將計(jì)算機(jī)上的三維模型變?yōu)榱Ⅲw實(shí)物，是大批量制造模式向個(gè)性化制造模式發(fā)展的引領(lǐng)技術(shù)。美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)將增材制造技術(shù)定義為3D打印技術(shù)的定義快速成型視頻數(shù)字模型文件逐層打印視頻--陳金英錄制3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)的一種；它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)；運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)的定義是以數(shù)字化模型為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)增加材料逐層打印的方式構(gòu)造物體?；驹碇饘哟蛴〉陌咐c分析3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)案例VR眼鏡的制作3D打印技術(shù)的過(guò)程前處理分層制造后處理三維建模CT掃描光學(xué)掃描網(wǎng)格化處理分層處理逐層制造制件去支撐、打磨最終制件3D打印技術(shù)的過(guò)程前處理1手持光學(xué)掃描設(shè)備010203前處理包括三維模型的構(gòu)建，可通過(guò)計(jì)算機(jī)建模、CT掃描等方式。模型的網(wǎng)格化處理，即網(wǎng)格化處理中往往會(huì)有不規(guī)則曲面的出現(xiàn)，需要對(duì)模型進(jìn)行近似處理。最后，可以將模型保存為.STL分層制造做準(zhǔn)備。3D打印技術(shù)的過(guò)程分層制造2將模型導(dǎo)入切片軟件中，對(duì)處理好的三維模型進(jìn)行分層制造。切片軟件的作用可以進(jìn)一步檢查模型質(zhì)量；為打印機(jī)提供所需要的文件格式，如.gcode格式等；可以采用聯(lián)機(jī)打印或者脫機(jī)打印的方式進(jìn)行打印，最后三維模型的質(zhì)量好壞與3D打印機(jī)的制造精度有很大的關(guān)系。3D打印技術(shù)的過(guò)程后處理3打印完成的模型會(huì)有許多支撐，模型表面相對(duì)比較粗糙，帶有許多毛刺或是多余熔料，甚至?xí)霈F(xiàn)模型部分結(jié)構(gòu)的打印發(fā)生偏差。要對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，清除打印支撐、修剪突出的毛刺、打磨粗糙表面以及固化處理增?qiáng)強(qiáng)度等，最終獲得所需制件。思考題請(qǐng)談?wù)勀銓?duì)3D打印機(jī)的認(rèn)識(shí)，有什么見(jiàn)解？3D打印在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，請(qǐng)舉例說(shuō)明？3D打印技術(shù)是如何定義的？你了解3D印技術(shù)的過(guò)程？01020304本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的發(fā)展授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的發(fā)展概述國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩r在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展的制約因素01020304發(fā)展前景053D打印機(jī)組裝與調(diào)試思考題063D打印技術(shù)的發(fā)展概述12345618世紀(jì)60年代，蒸汽機(jī)的廣泛使用引發(fā)了第一次工業(yè)革命。20世紀(jì)80年代后期3D打印機(jī)問(wèn)世，3D打印技術(shù)經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展，被譽(yù)為新時(shí)代的工業(yè)革命。3D打印技術(shù)在30年的研發(fā)過(guò)程中取得了巨大的突破，在一定程度上取代了傳統(tǒng)加工工藝中的機(jī)械加工及開(kāi)模制造等工序。3D打印技術(shù)采用逐層累加式的加工原理，使用建模軟件設(shè)計(jì)零件的三維模型，經(jīng)3D打印設(shè)備進(jìn)行產(chǎn)品的加工制造。3D打印技術(shù)在打印材料、打印精度、打印速度、支撐的去除等方面仍有待完善。未來(lái)3D打印技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用市場(chǎng)會(huì)擁有巨大的潛力，并且能夠在建筑、食品、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩r2011年，英國(guó)南安普頓大學(xué)的工程師使用3D打印技術(shù)制造出世界首架無(wú)人駕駛飛機(jī)。2000年，美國(guó)Z

corp公司與日本Riken

Institute研制出基于噴墨打印技術(shù)的能夠制作出彩色原型件的三維打印機(jī)。3D打印技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其成為“第三次工業(yè)革命”的重要標(biāo)志。3D打印的思想起源于19世紀(jì)的美國(guó)，在國(guó)外發(fā)展較快。010203043D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩r英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，由英國(guó)南安普敦大學(xué)工程師制造的世界上第一架“3D打印”飛機(jī)“SULSA”試飛成功。生產(chǎn)技術(shù)采用“激光燒結(jié)”“SULSA”是一架小型無(wú)人駕駛飛機(jī)，翼展2米，最高時(shí)速可達(dá)100英里，還配備有微型自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，可用于巡航。3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩r3D

Systems公司----/stratasys/3dprinting2013年，美國(guó)普惠·洛克達(dá)因公司采用選擇性激光熔覆技術(shù)制造了J-2X火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣孔蓋，并試驗(yàn)成功。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)Quadra。在全球3D打印機(jī)行業(yè)，美國(guó)3DSystems和Stratasys兩家公司的產(chǎn)品占據(jù)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。3D

Systems公司的實(shí)力最為強(qiáng)大，代表了3D打印技術(shù)目前的技術(shù)水平和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩rFDM技術(shù)FDM又稱(chēng)熔融沉積成型，是迄今為止使用最廣泛的3D打印工藝之一，使用生產(chǎn)級(jí)別的熱塑性塑料，打印的零件具有很好的機(jī)械性、耐熱性和化學(xué)強(qiáng)度。Stratasys的3D打印技術(shù)和材料FDM技術(shù)3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩rFDM技術(shù)清潔、易用、適合辦公室環(huán)境支持生產(chǎn)級(jí)熱塑性塑料，具有機(jī)械穩(wěn)定性能制造復(fù)雜幾何形狀和內(nèi)腔

支持小批量，直接生產(chǎn)FDM3D打印機(jī)支持熱塑性塑料及其性能3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩rShapeways公司/create市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式客戶(hù)在Shapeways網(wǎng)站上搜索感興趣的設(shè)計(jì)作品（即3D模型）。再選擇打印材料，將訂單發(fā)送給Shapeways工廠的工作人員，由他們確定是否可行。最后，用3D打印機(jī)打印。3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩rShapeways公司/create市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式3D打印不僅僅是一項(xiàng)制造技術(shù)，在Shapeways工廠里，主要采用一種激光燒結(jié)的3D打印技術(shù)，就是使用激光將粉末狀的材料逐層熔融燒結(jié)，形成制定的形狀。3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩r3D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩r歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，3D打印技術(shù)形成了商用模式。3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)、航天、汽車(chē)、電子、生物、建筑、藝術(shù)等領(lǐng)域，可以小批量定制部件，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜而精細(xì)的造型。國(guó)際3D打印機(jī)制造業(yè)，正處于迅速兼并與整合過(guò)程中，行業(yè)巨頭正在加速崛起。3D打印技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r01清華大學(xué)在現(xiàn)代成型學(xué)理論、分層實(shí)體制造、FDM藝等方面有一定的科研優(yōu)勢(shì)；02華中科技大學(xué)在分層實(shí)體制造工藝方面有優(yōu)勢(shì)，推出HRP系列成型機(jī)和成型材料；03西安交通大學(xué)自主研制了三維打印機(jī)噴頭，開(kāi)發(fā)了光固化成型系統(tǒng)及相應(yīng)成型材料，成型精度達(dá)到0.2mm。04中國(guó)科技大學(xué)自行研制了八噴頭組合噴射裝置，在微制造、光電器件領(lǐng)域得到應(yīng)用。05我國(guó)港臺(tái)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，非自主研發(fā)。

3D打印技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r01清華大學(xué)在現(xiàn)代成型學(xué)理論、分層實(shí)體制造、FDM藝等方面有一定的科研優(yōu)勢(shì)；3D打印技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r3D打印技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r機(jī)器尺寸為400×358×518mm最大打印成型尺寸240×190×255mm直徑1.75mmPLA材料打印噴嘴直徑為0.4mm層高精度為0.05mm弘瑞H2型桌面級(jí)打印機(jī)3D打印技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r國(guó)內(nèi)3D打印設(shè)備，產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作的公司主要有：北京殷華，湖北濱利機(jī)電，深圳維示泰克，江蘇敦超等，基本實(shí)現(xiàn)了3D打印機(jī)的整體生產(chǎn)和銷(xiāo)售。部分公司生產(chǎn)的便攜式桌面3D打印機(jī)的價(jià)格已具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，?進(jìn)入歐美市場(chǎng)。01?有一些中小企業(yè)成為國(guó)外3D打印設(shè)備代理商，?經(jīng)銷(xiāo)打印設(shè)備、?成型軟件和特種材料。?也有中小企業(yè)購(gòu)買(mǎi)了國(guó)內(nèi)外各類(lèi)3D打印設(shè)備，?專(zhuān)門(mén)為相關(guān)企業(yè)提供研發(fā)、?生產(chǎn)服務(wù)。?02國(guó)內(nèi)3D打印機(jī)在打印精度、打印速度、打印尺寸和軟件等方面，還難以滿(mǎn)足商用的需求，技術(shù)水平有待進(jìn)一步的提升。033D打印技術(shù)發(fā)展的制約因素目前3D打印技術(shù)的發(fā)展仍受到許多因素的制約，主要有以下幾點(diǎn)：01打印材料的限制02支撐技術(shù)的限制3D打印缺乏支撐性技術(shù)是制約發(fā)展的另一個(gè)重要原因，如打印速度過(guò)慢，打印產(chǎn)品精度不滿(mǎn)足要求等。3D打印技術(shù)產(chǎn)品，一方面需要高效的生產(chǎn)方式，促進(jìn)打印效率的提高；另一方面則對(duì)生產(chǎn)材料有著較高的要求。3D打印使用的材料不僅能夠被“打印”，而且“打印”出的產(chǎn)品必須滿(mǎn)足技術(shù)要求，因此3D打印技術(shù)的材料選擇是制約發(fā)展的一個(gè)重要原因。使用的材料主要為工程塑料、部分金屬材料等，是專(zhuān)門(mén)為3D打印技術(shù)研發(fā)，與傳統(tǒng)工業(yè)的生產(chǎn)材料還有著較大差距。3D打印技術(shù)發(fā)展的制約因素03短時(shí)間內(nèi)難以取代傳統(tǒng)制造業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)相比，3D打印技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是該項(xiàng)技術(shù)在某些方面還是存在一定的限制，因此在大規(guī)模批量制造及成本控制方面難以與傳統(tǒng)制造業(yè)匹敵。04國(guó)內(nèi)3D打印材料不足3D打印技術(shù)在我國(guó)還未形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈，僅有少數(shù)企業(yè)提供高質(zhì)量的3D打印材料，未能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)發(fā)展的需要。大量的原料需要依靠進(jìn)口，導(dǎo)致3D打印技術(shù)在我國(guó)推廣和應(yīng)用受到一定的限制。3D打印技術(shù)的發(fā)展前景3D打印技術(shù)的前景廣闊，滲透到制造的各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)。1隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印機(jī)的成本進(jìn)一步下降，會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)普及，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，全球3D打印產(chǎn)業(yè)將仍處于高速增長(zhǎng)期。2我國(guó)作為全球3D打印產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)者，將在3D打印專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、前沿技術(shù)研發(fā)等方面投入更多的精力。3在個(gè)性化定制方面，將以精美的外觀設(shè)計(jì)和較為齊全的功能，給人們帶來(lái)更多驚喜。5未來(lái)，大到飛機(jī)、汽車(chē)，小到玩具、義齒，3D打印的產(chǎn)品類(lèi)型將越來(lái)越多樣。43D打印技術(shù)的發(fā)展前景3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的工業(yè)制造業(yè)相比，主要優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：生產(chǎn)效率極高013D打印技術(shù)通過(guò)材料的層層推擠與疊加，在電腦數(shù)據(jù)的操控下堆砌成需要生產(chǎn)的物品，省去了繁重的修整零部件工序，增加了原材料的利用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。復(fù)雜零件可一次成型023D打印技術(shù)縮短了中間過(guò)程，它通過(guò)電腦制作模型，在使用打印設(shè)備一次性打印完成，更加便捷、準(zhǔn)確的制作出復(fù)雜產(chǎn)品，縮短了生產(chǎn)和設(shè)計(jì)周期。可以滿(mǎn)足不同消費(fèi)者需要03傳統(tǒng)工業(yè)注重批量化生產(chǎn)，3D打印技術(shù)則更能激發(fā)人的想象力，滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和消費(fèi)者的個(gè)性化需求，3D打印技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品不再千篇一律。思考題請(qǐng)談?wù)?D打印技術(shù)在國(guó)際的發(fā)展?fàn)顩r，你有什么見(jiàn)解？3D打印機(jī)在我國(guó)的發(fā)展情況，你有什么想法？制約3D打印技術(shù)發(fā)展的因素是什么？3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有哪些？1234本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的應(yīng)用授課教師：陳金英3D打印及組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的應(yīng)用思考題01023D打印及組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的應(yīng)用3D打印技術(shù)3D打印技術(shù)不僅在醫(yī)學(xué)、建筑、汽車(chē)、航空航天、工業(yè)設(shè)計(jì)等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了發(fā)展,而且在珠寶、教育和醫(yī)療等領(lǐng)域同樣得到了推廣。

越來(lái)越多的使用3D打印技術(shù)，為科技創(chuàng)新添加了新的活力。醫(yī)學(xué)建筑汽車(chē)珠寶教育工業(yè)航空醫(yī)學(xué)模型快速建造3D打印技術(shù)的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)道具、模型、用品等材料可通過(guò)3D打印獲得。利用3D打印技術(shù)，將計(jì)算機(jī)影像數(shù)據(jù)信息形成實(shí)體結(jié)構(gòu)，用于醫(yī)學(xué)教學(xué)和手術(shù)模擬。使用3D打印技術(shù)可有效減少制作時(shí)間，并降低搬運(yùn)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。3D打印醫(yī)學(xué)模型已獲得較好的技術(shù)支持，能使用多種材質(zhì)進(jìn)行打印，應(yīng)用程度高，有很好的應(yīng)用前景。醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用牙種植骨骼移植人造耳人體肝臟人造血管3D打印技術(shù)的應(yīng)用組織器官制作人體組織器官代替物的材料要求很高，實(shí)現(xiàn)難度大，目前已有一些成功案例。復(fù)制人體骨骼，制作義肢，同時(shí)也應(yīng)用于牙種植、骨骼移植等方面。人體某塊骨骼缺失或損壞需要置換，可通過(guò)掃描對(duì)稱(chēng)的骨骼，形成計(jì)算機(jī)圖形并做對(duì)稱(chēng)變換，再打印制作出相應(yīng)骨骼。美國(guó)某大學(xué)已利用該技術(shù)成功制作人造耳、微型人體肝臟。3D打印技術(shù)的應(yīng)用牙齒矯正德國(guó)研究人員利用3D打印機(jī)等相關(guān)技術(shù)，制作出柔韌的人造血管，并能使血管與人體融合，并同時(shí)解決了血管免遭人體排斥的問(wèn)題，該項(xiàng)技術(shù)不斷進(jìn)步和深入的應(yīng)用，將有助于解決當(dāng)前和今后人造器官短缺所面臨的困難。3D打印技術(shù)的應(yīng)用臉部修飾與美容利用3D打印技術(shù)制作臉部損傷組織，如耳、鼻、皮膚等，可以得到與患者精確匹配的相應(yīng)組織，為患者重新塑造頭部完整形象，達(dá)到美觀效果。

隨著3D打印技術(shù)材質(zhì)的增多，臉部修飾與美容應(yīng)用將有更加廣闊的天地，應(yīng)用水平亦將得到進(jìn)一步提高。Titaniumscrewfixture(insurgery)CT-basedreconstructivemodelingPMMAcranioplasty

with4titaniumYshapeplatesforfixation(perforatedtoallowingrowthofconnectivetissue)CranialSurgeryCaseStudies–CranialDefects3D打印技術(shù)的應(yīng)用工業(yè)方面的應(yīng)用制造業(yè)需要很多3D打印產(chǎn)品，無(wú)論是在成本、速度和精確度上都要比傳統(tǒng)制造好很多適合大規(guī)模生產(chǎn)，如大型工業(yè)企業(yè)中使用金屬粉末，激光成型3D打印技術(shù)等完成生產(chǎn)制造電子產(chǎn)品外殼的設(shè)計(jì)中，大量使用3D打印技術(shù)。3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

汽車(chē)廠商通過(guò)3D打印技術(shù)完成汽車(chē)研發(fā)階段的原型開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)驗(yàn)證，或用3D打印來(lái)制造各種模具、夾具等用于組裝和制造過(guò)程。3D打印技術(shù)的應(yīng)用

在汽車(chē)的設(shè)計(jì)方面也有非常廣泛的應(yīng)用。在建筑行業(yè)，工程師和設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)建筑模型，使用3D打印技術(shù)進(jìn)行打印。這種方法快速、成本低、環(huán)保，同時(shí)制作精美?？梢赃M(jìn)行個(gè)性家裝設(shè)計(jì)及建筑戶(hù)型模型打印，使其完全合乎設(shè)計(jì)者的要求，同時(shí)又節(jié)省大量材料

。3D打印技術(shù)的應(yīng)用建筑設(shè)計(jì)與房產(chǎn)銷(xiāo)售方面的應(yīng)用

英國(guó)?？巳卮髮W(xué)研究人員2011年推出世界首臺(tái)3D巧克力打印機(jī)后，3D巧克力打印技術(shù)迅速發(fā)展進(jìn)步，3D打印出的巧克力等食品也受到人們的喜愛(ài)。3D食品打印機(jī)中裝入的不是油墨，而是可食用的巧克力、肉餡等材料，在電腦操控下將原料一層層疊加，從而實(shí)現(xiàn)將電子藍(lán)圖變?yōu)閷?shí)物的過(guò)程。

3D打印技術(shù)的應(yīng)用食品產(chǎn)業(yè)3D打印技術(shù)的應(yīng)用珠寶業(yè)目前，3D打印技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于珠寶行業(yè)，可以制造各種樣式的珠寶。珠寶領(lǐng)域中應(yīng)用最廣的3D打印技術(shù)是多噴嘴成型技術(shù)(MJP)和數(shù)字光線(xiàn)成型技術(shù)(DLP)。3D打印技術(shù)的應(yīng)用3D打印技術(shù)的應(yīng)用MoreCategories從市場(chǎng)份額來(lái)看，3D打印技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)及零配件領(lǐng)域占37%，在消費(fèi)品領(lǐng)域占18.2%，應(yīng)用于航空航天和國(guó)防軍工占13.7%，在商業(yè)機(jī)器領(lǐng)域占11.2%，在醫(yī)療領(lǐng)域占8.8%，在科研方面占8.6%。3D打印技術(shù)的應(yīng)用3D打印技術(shù)應(yīng)用思考題3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？你比較喜歡3D打印技術(shù)的那個(gè)領(lǐng)域？3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面還有哪些應(yīng)用？從3D打印擁有的市場(chǎng)份額來(lái)看，將來(lái)想從事哪個(gè)行業(yè)？01020304本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試4D打印技術(shù)授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試4D打印技術(shù)013D打印機(jī)組裝與調(diào)試思考題024D打印技術(shù)簡(jiǎn)介014D打印技術(shù)的定義4D打印是指利用“可編程物質(zhì)”和3D打印技術(shù)。

“可編程物質(zhì)”是指能夠以編程方式改變外形、密度、導(dǎo)電性、顏色、光學(xué)特性、電磁特性等屬性的物質(zhì)。

4D打印的第四維是指物體在制造出來(lái)以后，其形狀或性能可以自我變換。如，放入水中、或者加熱、加壓、通電、光照等制造出在預(yù)定的刺激下包括形態(tài)、密度、顏色、彈性、導(dǎo)電性、光學(xué)特性、電磁特性等可自我變換物理屬性4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介014D打印技術(shù)的定義4D打印制造的物體兩種形式物體的各部分連接在一起，可自我形成另一種形態(tài)或性能。

物體由可分離的三維像素組成。（一種基于體積的像素，與平面像素類(lèi)似，三維像素是“可編程物質(zhì)”的基本單元，不同的“可編程物質(zhì)”具有不同的三維像素）三維像素可聚集形成更大的可編程部件，該部件也可分解成三維像素。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介02構(gòu)成要素4D打印的主要構(gòu)成要素可以分為四個(gè)部分：01030204智能或刺激反饋材料4D打印設(shè)備外部刺激因子智能化設(shè)計(jì)過(guò)程4D打印技術(shù)視頻02構(gòu)成要素4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介4D打印產(chǎn)物能夠根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的特定需求、刺激因子的特定作用條件下，進(jìn)行的自發(fā)變化，展現(xiàn)出“智能”特性，將構(gòu)成這類(lèi)特殊物質(zhì)的基本材料稱(chēng)之為“智能材料”(SmartMaterial)。從4D打印產(chǎn)物效能的角度，對(duì)材料命名。

“刺激反饋”是構(gòu)成4D打印體材料的基本屬性之一，側(cè)重于材料能夠接受預(yù)設(shè)刺激，并產(chǎn)生一定反饋結(jié)果的能力。側(cè)重于材料本身所具有的屬性。智能或刺激反饋材料02構(gòu)成要素4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介4D打印結(jié)構(gòu)是通過(guò)打印設(shè)備將不同材料合理分布并一次成型的結(jié)構(gòu)體。不同的材料屬性，如:溶脹比、熱膨脹系數(shù)，可以使結(jié)構(gòu)按特定方式變化成為可能。Stratasys公司研發(fā)的聚合物噴射(PolyJetTechnology)3D打印技術(shù)，在處理復(fù)合材料的打印方面取得了較大進(jìn)展。選擇性激光熔化技術(shù)(SelectiveLaserMelting)則使用具有高能量密度的激光，熔化金屬粉末層以創(chuàng)造均勻的3D金屬結(jié)構(gòu)，不需要任何粘合劑和額外的支持，推動(dòng)了4D打印的發(fā)展。4D打印設(shè)備02構(gòu)成要素4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介刺激因子是用來(lái)改變4D打印結(jié)構(gòu)體的形狀、屬性和功能變化的觸發(fā)器。研究者在4D打印領(lǐng)域中已經(jīng)運(yùn)用的刺激因子包括：刺激因子水溫度紫外線(xiàn)光與熱組合水與熱組合刺激因子的選擇取決于特定的應(yīng)用領(lǐng)域，也決定了4D打印結(jié)構(gòu)體中智能材料的選擇。02構(gòu)成要素4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介盡管智能材料自身在打印對(duì)象形態(tài)變化中扮演著至關(guān)重要的角色，但是基于對(duì)交互機(jī)制、可預(yù)測(cè)行為和需求參數(shù)充分考慮的復(fù)雜設(shè)計(jì)過(guò)程，也能夠保證達(dá)到可控結(jié)果的環(huán)節(jié)之一。

4D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是在空間合理分布不同材料，以創(chuàng)造復(fù)雜的3D形態(tài)的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)智能材料分布的方向、位置，使結(jié)構(gòu)體受刺激因子的刺激后，產(chǎn)生形態(tài)上的變化。智能化設(shè)計(jì)過(guò)程4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介034D打印流程由于4D打印結(jié)構(gòu)體具有基于時(shí)間變化的特性，設(shè)計(jì)和制作流程中存在一個(gè)或多個(gè)中間形態(tài)。數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)，可以通過(guò)專(zhuān)業(yè)掃描儀或者DIY掃描設(shè)備獲取對(duì)象的3D數(shù)據(jù)，也可以使用3D制作軟件從零開(kāi)始建立三維數(shù)字化模型。4D打印在數(shù)字化建模初，就將材料的觸發(fā)介質(zhì)、時(shí)間等變形因素，以及其它相關(guān)數(shù)字化參數(shù)預(yù)先植入打印材料中。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介034D打印流程中間件成型過(guò)程3D打印設(shè)備開(kāi)始工作到結(jié)構(gòu)體離開(kāi)工作臺(tái)的過(guò)程。4D打印過(guò)程中需要適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型的支持。如何預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)體基于時(shí)間的形態(tài)變化過(guò)程，包括變化后的形態(tài)；如何提供避免自組裝行為過(guò)程中組件發(fā)生碰撞的理論模型；如何減少自組裝過(guò)程中的試錯(cuò)性行為。數(shù)學(xué)問(wèn)題包括4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介034D打印流程中間件成型過(guò)程數(shù)學(xué)問(wèn)題，必須通過(guò)智能化的計(jì)算芯片加以判斷、解決。未來(lái)人工智能芯片可植入到3D打印設(shè)備之中，即3D打印設(shè)備也將具有“智慧性”。通過(guò)對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)完成之后，傳輸?shù)酱蛴≡O(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以對(duì)材料進(jìn)行合理安排，以保證最后的打印效果。未來(lái)4D打印設(shè)備會(huì)向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方向發(fā)展。不同模塊之間的可替換性，能夠基本保證針對(duì)不同材料、不同平臺(tái)的支持。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介044D打印技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)1實(shí)物可從一種形態(tài)轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)，提供了最大限度的產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度。2可在打印部件中嵌入驅(qū)動(dòng)、邏輯及感知等能力，且無(wú)需額外的時(shí)間和成本。3可在同一批次產(chǎn)品中定制生產(chǎn)。4生產(chǎn)個(gè)性化產(chǎn)品是4D打印的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。5可先打印極其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)外部刺激轉(zhuǎn)變成具有復(fù)雜功能的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)。6一旦制造出4D打印材料并嵌入動(dòng)態(tài)功能，生產(chǎn)成品的功能將超過(guò)預(yù)期。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介044D打印技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)7可從根本上消除供應(yīng)鏈和組裝線(xiàn)。8利用設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)物質(zhì)世界的數(shù)字化。9數(shù)字文件可發(fā)送到世界任何地點(diǎn)，并收集合適的三維像素，制造所需產(chǎn)品。10三維像素的設(shè)計(jì)和制造將成為新興行業(yè)，所帶來(lái)的影響將異常深遠(yuǎn)。11將激發(fā)科學(xué)家和工程師想象各種多功能動(dòng)態(tài)物體，之后進(jìn)行物質(zhì)編程，并利用4D打印實(shí)現(xiàn)，“物質(zhì)程序化”這一新領(lǐng)域可能將興起。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介054D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域生物、醫(yī)療領(lǐng)域人體組織及其組織器官4D打印血管，只需在材料內(nèi)部通過(guò)軟件設(shè)計(jì)編程置入實(shí)踐、觸發(fā)介質(zhì)等參數(shù)，可以解決材料唯一性的難題。在適應(yīng)性方面，4D打印的血管具有自我調(diào)節(jié)和自我修復(fù)的效果，使得在生物、醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，有著其它技術(shù)無(wú)法企及的效果。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介054D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域生物、醫(yī)療領(lǐng)域醫(yī)療器械4D打印的主要應(yīng)用構(gòu)想，集中在人體植入物方面的醫(yī)療器械。如：納米機(jī)器人、器官支架等。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介054D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域軍事工業(yè)領(lǐng)域4D打印的結(jié)構(gòu)體，具備自組裝、多功能和自我修復(fù)能力，可以使未來(lái)軍工設(shè)備，根據(jù)部署的不同現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和作戰(zhàn)目標(biāo)，靈活調(diào)整以自適應(yīng)實(shí)時(shí)戰(zhàn)況，提高作戰(zhàn)效能。4D打印技術(shù)的偽裝服，可兼顧輕便性的同時(shí)，根據(jù)季節(jié)、周?chē)h(huán)境重塑成需要的形態(tài)，為偵查人員執(zhí)行任務(wù)提供便利性。4D打印可以將大型軍用設(shè)備，在未布置前比實(shí)際形狀小得多的樣子呈現(xiàn)。

當(dāng)將其放在特定的位置，再自動(dòng)變形、自動(dòng)組裝，在使用后還能回收帶走。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介054D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域與3D打印不同的是，4D打印將不再需要通過(guò)“定制”這一套程序來(lái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化產(chǎn)品制作，而是完全能即時(shí)地表達(dá)自己的想法并制作出來(lái)，且能隨時(shí)更新自己的創(chuàng)意。用個(gè)性化元素構(gòu)建自己的個(gè)性化生活，使得私人訂制轉(zhuǎn)向私人工廠，加快產(chǎn)品創(chuàng)新速度。在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代背景下，數(shù)字文件可在保證質(zhì)量不受影響的情況下無(wú)限復(fù)制，而4D打印可以將這種數(shù)字精度擴(kuò)展到實(shí)體領(lǐng)域，從而保證實(shí)體產(chǎn)品精確的批量生產(chǎn)，降低不良率，提高生產(chǎn)效率。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介054D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域交通工具未來(lái)人們甚至可以根據(jù)所需汽車(chē)性能、外部形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)組件，隨時(shí)隨地通過(guò)組件的自組裝形成個(gè)性化定制的汽車(chē)產(chǎn)品。當(dāng)前社會(huì)“停車(chē)難”的問(wèn)題，隨著資源、空間的日益消耗逐漸被放大，汽車(chē)以后甚至可以折疊成不占空間的形狀，使停車(chē)問(wèn)題不再令人頭疼。未來(lái)4D打印汽車(chē)通過(guò)革新的智能材料，當(dāng)重大事故或者自然災(zāi)害所產(chǎn)生的外部觸發(fā)介質(zhì)作用于材料時(shí)，其設(shè)計(jì)的反饋方式可最大程度保證車(chē)內(nèi)乘客的安全，未來(lái)安全氣囊可能被更具創(chuàng)造力的保護(hù)措施所取代。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介054D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域教育領(lǐng)域4D打印也為教育行業(yè)打開(kāi)了一扇新窗口，但鮮有機(jī)構(gòu)、學(xué)者研究、探索如何將4D打印技術(shù)運(yùn)用在教育領(lǐng)域中。傳統(tǒng)教具、模型不具備“四維”的動(dòng)態(tài)性，教師若通過(guò)特定的刺激方式使模型按照預(yù)定的變化方式，與課堂內(nèi)容相結(jié)合，可以調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性、提高專(zhuān)注度。4D打印技術(shù)簡(jiǎn)介054D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域建筑與航空航天領(lǐng)域4D打印在建筑領(lǐng)域具有無(wú)限的可能性，以地下排水系統(tǒng)為例，利用4D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)出的“自適應(yīng)”水管，可以根據(jù)水管外壁受力的不同自行改變其管道直徑、材料剛性。利用4D打印建構(gòu)的房屋物理空間將被賦予可變性，根據(jù)光照變化等刺激因子的作用，房屋內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以隨用戶(hù)需求而變化。航空航天工業(yè)對(duì)于空間的合理分配也有極高的要求，龐大的設(shè)備需要利用航天飛機(jī)的運(yùn)送才能進(jìn)入太空。而4D打印物體的自組裝行為，能夠?yàn)檫\(yùn)輸過(guò)程節(jié)省較大空間，可將打印完成的組件以便于運(yùn)輸?shù)男螤钏屯?，在宇宙空間中完成自動(dòng)變換形狀、組裝等行為，降低運(yùn)輸成本以及困難度。010203思考題4D打印技術(shù)的定義是什么？4D打印的主要構(gòu)成要素可以分為哪幾個(gè)部分？4D打印技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是什么？4D打印技術(shù)的解決停車(chē)難的問(wèn)題，你有何想法？4D打印技術(shù)在數(shù)字化設(shè)計(jì)過(guò)程中的特點(diǎn)是什么？你比較喜歡4D打印技術(shù)的應(yīng)用的哪個(gè)領(lǐng)域？本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印及組裝與調(diào)試熔融沉積工藝原理授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試熔融沉積工藝原理雙噴頭熔融沉積制造工藝的基本原理熔融沉積成型工藝的特點(diǎn)熔融沉積快速成型的材料01020304成型材料的特性指標(biāo)053D打印基本流程0607思考題3D打印機(jī)組裝與調(diào)試熔融沉積工藝原理熔融沉積快速成型是繼光固化快速成型和疊層實(shí)體快速成型工藝后的另一種應(yīng)用比較廣泛的快速成型工藝方法，以美國(guó)Stratasys公司開(kāi)發(fā)的FDM制造系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛。熔融沉積是將絲狀的熱熔性材料加熱熔化，通過(guò)一個(gè)微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來(lái)。如果熱熔性材料的溫度始終稍高于固化溫度，而成型部分的溫度稍低于固化溫度，就能保證熱熔性材料擠噴出噴嘴后，隨即與前一層面熔結(jié)在一起。一個(gè)層面沉積完成后，工作臺(tái)按預(yù)定的增量下降一個(gè)層的厚度，再繼續(xù)熔噴沉積，直至完成整個(gè)實(shí)體造型。將實(shí)芯材料纏繞在供料輥上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)有D(zhuǎn)，輥?zhàn)雍徒z材之間的摩擦力使絲材向噴頭的出口送進(jìn)。通過(guò)導(dǎo)向套使材料能順利、準(zhǔn)確地由供料輥送到噴頭的內(nèi)腔。噴頭的前端有電阻絲式加熱器，加熱熔融材料，通過(guò)出口涂覆至工作臺(tái)上，并冷卻后形成制件。雙噴頭熔融沉積制造工藝的基本原理熔融沉積快速成型工藝在原型制作時(shí)需要同時(shí)制作支撐，為節(jié)省材料成本和提高沉積效率，新型FDM設(shè)備采用了雙噴頭。一個(gè)噴頭用于沉積模型材料，一個(gè)噴頭用于沉積支撐材料。沉積過(guò)程中具有較高的沉積效率和降低模型制作成本靈活地選擇具有特殊性能的支撐材料便于后處理過(guò)程中去除支撐材料，如水溶材料、低于模型材料熔點(diǎn)的熱熔材料等雙噴頭的優(yōu)點(diǎn)雙色雙噴頭3D打印機(jī)熔融沉積成型工藝的特點(diǎn)1熔融沉積成型工藝的優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)構(gòu)造和原理簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低（無(wú)激光器；）原材料無(wú)毒，適宜在辦公環(huán)境安裝使用；用蠟成形的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造；可以成型任意復(fù)雜程度的零件；無(wú)化學(xué)變化，制件的翹曲變形小；原材料利用率高，且材料壽命長(zhǎng)；支撐去除簡(jiǎn)單，無(wú)需化學(xué)清洗，分離容易；可直接制作彩色原型。2熔融沉積成型工藝的缺點(diǎn)成型件表面有較明顯條紋；

沿成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較弱；需要設(shè)計(jì)與制作支撐結(jié)構(gòu)；

原材料價(jià)格昂貴；需要對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成形時(shí)間較長(zhǎng)。熔融沉積快速成型的材料成型材料支撐材料熔融沉積工藝使用的材料分為兩部分01熔融沉積快速成型工藝對(duì)原型材料的要求材料的粘度材料的粘度低、流動(dòng)性好，阻力就小，有助于材料順利擠出。材料的流動(dòng)性差，需要很大的送絲壓力才能擠出，會(huì)增加噴頭的啟停響應(yīng)時(shí)間，從而影響成型精度。材料熔融溫度熔融溫度低可以使材料在較低溫度下擠出，有利于提高噴頭和整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的壽命?？梢詼p少材料在擠出前后的溫差，減少熱應(yīng)力，從而提高原型的精度。熔融沉積快速成型的材料材料的收縮率由于擠出時(shí)，噴頭內(nèi)部需要保持一定的壓力才能將材料順利擠出，擠出材料絲一般會(huì)發(fā)生一定程度的膨脹。如果材料收縮率對(duì)壓力比較敏感，會(huì)造成噴頭擠出的材料絲直徑與噴嘴的名義直徑相差太大，影響材料的成型精度。FDM成型材料的收縮率對(duì)溫度不能太敏感，否則會(huì)產(chǎn)生零件翹曲、開(kāi)裂。由以上材料特性對(duì)FDM工藝實(shí)施的影響來(lái)看，F(xiàn)DM工藝對(duì)成型材料的要求是熔融溫度低、粘度低、粘結(jié)性好、收縮率小。材料的粘結(jié)型FDM工藝是基于分層制造的一種工藝，層與層之間往往是零件強(qiáng)度最薄弱的地方，粘結(jié)性的好壞，決定了零件成型以后的強(qiáng)度。粘結(jié)性過(guò)低，有時(shí)在成型過(guò)程中因熱應(yīng)力會(huì)造成層與層之間的開(kāi)裂。熔融沉積快速成型的材料02熔融沉積快速成型工藝對(duì)支撐材料的要求能承受一定高溫度由于支撐材料要與成型材料在支撐面上接觸，所以支撐材料必須能夠承受成型材料的高溫，在此溫度下不產(chǎn)生分解與融化。與成型材料不浸潤(rùn)支撐材料是加工中采取的輔助手段，在加工完畢后必須去除，所以支撐材料與成型材料的親和性不應(yīng)太好。具有水溶性或者酸溶性對(duì)于具有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔等原型，為了便于后處理，可通過(guò)支撐材料在某種液體里溶解而去支撐。由于現(xiàn)在FDM使用的成型材料一般是ABS工程塑料，該材料可以溶解在有機(jī)溶劑中，所以不能使用有機(jī)溶劑。目前已開(kāi)發(fā)出水溶性支撐材料。熔融沉積快速成型的材料具有較低的熔融溫度具有較低的熔融溫度可以使材料在較低的溫度擠出，提高噴頭的使用壽命。流動(dòng)性要好由于支撐材料的成型精度要求不高，為了提高機(jī)器的打印速度，要求支撐材料具有很好的流動(dòng)性，相對(duì)而言，對(duì)于粘性可以差一些。所以，F(xiàn)DM工藝對(duì)支撐材料的要求是能夠承受一定的高溫、與成型材料不浸潤(rùn)、具有水溶性或者酸溶性、具有較低的熔融溫度、流動(dòng)性要好等。材

料適用的設(shè)備系統(tǒng)可供選擇的顏色備

注ABS丙稀腈丁二烯苯乙烯FDM1650FDM2000FDM8000FDMQuantum白黑紅綠藍(lán)耐用的無(wú)毒塑料ABSi醫(yī)學(xué)專(zhuān)用ABSFDM1650FDM2000黑白被食品及藥物管理局認(rèn)可的、耐用的且無(wú)毒的塑料E20FDM1650FDM2000所有顏色人造橡膠材料，與封鉛、軸襯、水龍帶和軟管等使用的材料相似ICW06熔模鑄造用蠟FDM1650FDM2000N/AN/A可機(jī)加工蠟FDM1650FDM2000N/AN/A造型材料GenisysModelerN/A高強(qiáng)度聚酯化合物，多為磁帶式而不是卷繞式成型材料的特性指標(biāo)FDM工藝成型材料的基本信息材

料抗拉強(qiáng)度/MPa彎曲強(qiáng)度/MPa沖擊韌性/(J/m2)延伸率/%肖氏硬度/D玻璃化溫度/℃ABS22411076105104ABSi3761101.43.1108116ABSplus3652964ABS-3036611396109.5108PC-ABS34.8501234.3110125PC529753.393115161PC-ISO528253.395161PPSF5511058.73386230E206.45.534796ICW063.54.31713GenisysModelingMaterial19.326.93262成型材料的特性指標(biāo)FDM工藝成型材料的特性指標(biāo)3D打印基本流程以FDM工藝為例----簡(jiǎn)述3D打印流程生成數(shù)字模型是3D打印過(guò)程的第一步。生成數(shù)字模型的最常見(jiàn)方法是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(CAD)。有大量免費(fèi)的建模設(shè)計(jì)軟件與3D打印是兼容的，如Proe、UG、SolidWorks等。逆向工程也可以通過(guò)3D掃描生成數(shù)字模型。01建模軟件與傳統(tǒng)制造方法不同，3D打印過(guò)程中的關(guān)鍵階段是要求將數(shù)字模型文件轉(zhuǎn)換為STL(立體光刻)文件。STL使用三角形(多邊形)來(lái)描述對(duì)象的立體參數(shù)信息，生成STL文件后，將文件導(dǎo)入到切片軟件中進(jìn)行處理，常用的切片軟件，Cura等。切片軟件需要設(shè)置一些參數(shù)，包括切片厚度、打印速度和壁厚等，其中設(shè)置的層厚大小主要由打印機(jī)的打印精度決定。切片厚度越薄，則打印精度越高，同時(shí)層數(shù)越多，打印耗時(shí)也越長(zhǎng)。02STL文件轉(zhuǎn)換和操作3D打印基本流程在這個(gè)階段，打印材料被加載到3D打印機(jī)中。開(kāi)始打印后，無(wú)需監(jiān)視3D打印機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。3D打印機(jī)將遵循自動(dòng)化流程，通常僅在機(jī)器用完材料或軟件出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)才會(huì)出現(xiàn)報(bào)警。033D打印某些3D打印技術(shù)需要去除模型支撐，是一項(xiàng)特定的工作流程，涉及到打印模型對(duì)象的精確性。對(duì)于支撐的使用是有一定技巧的，需要使用者熟悉切片軟件的參數(shù)及模型的放置方向。如果使用雙噴頭獨(dú)立加熱的3D打印機(jī)，可以選擇水溶性支撐材料，制作完模型后去除支撐就相對(duì)容易的多。04去除支撐使用不同的3D打印技術(shù)，其后處理也不同。FDM技術(shù)制作的零件可以直接手動(dòng)處理。SLA技術(shù)要求在模型處理之前，在紫外線(xiàn)下固化，金屬零件需要在烤箱中消除應(yīng)力。多數(shù)3D打印模型都需要打磨，采用一定的后處理技術(shù)，如高壓空氣清潔，拋光和著色等，最終完成所需模型的制作。05后處理思考題雙噴頭熔融沉積制造工藝的優(yōu)點(diǎn)是什么？1熔融沉積成型工藝的優(yōu)點(diǎn)是什么？2熔融沉積成型工藝的缺點(diǎn)是什么？3熔融沉積快速成型工藝對(duì)原型材料的要求是什么？4熔融沉積快速成型工藝對(duì)支撐材料的要求是什么？5請(qǐng)簡(jiǎn)述3D打印基本的流程？6本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印工藝授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)分類(lèi)3D打印技術(shù)工藝3D打印技術(shù)指標(biāo)思考題010203043D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印技術(shù)的分類(lèi)1FDM熔融沉積快速成型，主要材料ABS和PLA2SLA光固化成型，主要材料光敏樹(shù)脂33DP三維粉末粘接，主要材料粉末材料，如陶瓷粉末、金屬粉末、塑料粉末4SLS選擇性激光燒結(jié)，主要材料粉末材料5LOM分成實(shí)體制造，主要材料紙、金屬膜、塑料薄膜6DLP數(shù)字光處理，主要材料液態(tài)樹(shù)脂7FFF熔絲制造，主要材料PLA、ABS8EMB電子束熔化成型，主要材料鈦合金3D打印技術(shù)工藝主要包括FDM熔融沉積成型技術(shù)、SLA/DLP技術(shù)、3DP技術(shù)、SLS選區(qū)激光燒結(jié)等。1FDM熔融沉積成型技術(shù)FDM即是FusedDepositionModeling，熔融擠出成型工藝的材料是熱塑性材料。PLAABSPC尼龍……如以絲狀供料3D打印技術(shù)工藝材料經(jīng)過(guò)擠出機(jī)，在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速固化并與周?chē)牟牧险辰Y(jié)。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)形狀發(fā)生較大的變化時(shí)，上層輪廓就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用，此時(shí)需要設(shè)計(jì)輔助結(jié)構(gòu)－“支撐”，對(duì)后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成形過(guò)程的順利實(shí)現(xiàn)。3D打印技術(shù)工藝FDMABS3D打印視頻優(yōu)點(diǎn)成型精度高打印模型硬度好顏色多樣缺點(diǎn)出料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單難精確控制出料形態(tài)和成型效果打印精度差成型物體表面粗糙PLA是聚乳酸的簡(jiǎn)稱(chēng)，新型的生物降解材料，使用玉米或木薯淀粉原料制成。其淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成方法，合成一定分子量的聚乳酸，具有良好的生物可降解性。3D打印技術(shù)工藝常用的材料：ABSPLAPLA使用后能被自然界中微生物在特定條件下完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好的材料。

聚乳酸視頻3D打印技術(shù)工藝SLA/DLP技術(shù)SLA是"StereolithographyAppearance"的縮寫(xiě)，即立體光固化成型法。用特定波長(zhǎng)與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線(xiàn)，由線(xiàn)到面順序凝固，完成一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺(tái)在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度，再固化另一個(gè)層面。這樣層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體。SLA是最早快速成形技術(shù)，采用液態(tài)光敏樹(shù)脂原料。2SLA/DLP技術(shù)3D打印技術(shù)工藝

SLA打印視頻光固化3D打印短視頻3D打印技術(shù)工藝SLA/DLP技術(shù)的工藝過(guò)程激光光束通過(guò)數(shù)控裝置控制的掃描器，按設(shè)計(jì)的掃描路徑照射到液態(tài)光敏樹(shù)脂表面，使表面特定區(qū)域內(nèi)的一層樹(shù)脂固化。當(dāng)一層加工完畢后，生成零件的一個(gè)截面。然后，升降臺(tái)下降一定距離，固化層上覆蓋另一層液態(tài)樹(shù)脂，再進(jìn)行第二層掃描，第二固化層牢固地粘結(jié)在前一固化層上，一層層疊加而成三維工件原型。最后，將原型從樹(shù)脂中取出后，進(jìn)行最終固化，再經(jīng)打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產(chǎn)品。3D打印技術(shù)工藝33DP技術(shù)采用3DP技術(shù)的3D打印機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印技術(shù)，通過(guò)將液態(tài)連結(jié)體鋪放在粉末薄層上，以打印橫截面數(shù)據(jù)的方式逐層創(chuàng)建各部件，創(chuàng)建三維實(shí)體模型。3DP采用這種技術(shù)打印成型的樣品模型與實(shí)際產(chǎn)品具有同樣的色彩，還可以將彩色分析結(jié)果直接描繪在模型上，模型樣品所傳遞的信息較大。3D打印技術(shù)工藝美國(guó)麻省理工大學(xué)的EmanualSachs教授申請(qǐng)了三維印刷技術(shù)（3DP）1989年這是一種以陶瓷、金屬等粉末為材料，通過(guò)粘合劑將每一層粉末粘合到一起，通過(guò)層層疊加而成型。粉末粘合成型工藝是實(shí)現(xiàn)全彩打印最好的工藝，使用石膏粉末、陶瓷粉末、塑料粉末等作為材料，是目前最為成熟的彩色3D打印技術(shù)。1993年金屬粉末3D打印3D打印技術(shù)的工藝3D打印技術(shù)工藝4SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)SLS技術(shù)采用粉末為材料，與3DP技術(shù)相似，不同的是，這種粉末在激光照射的高溫條件下融化。噴粉裝置先鋪一層粉末材料，將材料預(yù)熱到接近熔化點(diǎn)，在采用激光照射，將需要成型模型的截面形狀掃描，使粉末融化，被燒結(jié)部分粘合到一起。通過(guò)不斷循環(huán)，粉末層層堆積，直到最后成型。3D打印技術(shù)工藝4SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)SLS技術(shù)采用粉末為材料，與3DP技術(shù)相似，不同的是，這種粉末在激光照射的高溫條件下能融化。SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)特點(diǎn)材料適應(yīng)面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、金屬、蠟等材料的零件。造型精度高，原型強(qiáng)度高，所以可用樣件進(jìn)行功能試驗(yàn)或裝配模擬。3D打印技術(shù)工藝3D打印技術(shù)工藝美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校美國(guó)DTM公司德國(guó)EOS公司SLS最初是由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Carlckard于1989年在其碩士論文中提出的。后美國(guó)DTM公司于1992年推出了該工藝的商業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備SinterSation。幾十年來(lái)，奧斯汀分校和DTM公司在SLS領(lǐng)域做了大量的研究工作，在設(shè)備研制和工藝、材料開(kāi)發(fā)上取得了豐碩成果。德國(guó)的EOS公司在這一領(lǐng)域也做了很多研究工作，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的系列成型設(shè)備。激光燒結(jié)技術(shù)成型原理最為復(fù)雜，成型條件最高，設(shè)備及材料成本最高的3D打印技術(shù)，是目前對(duì)3D打印技術(shù)發(fā)展影響最為深遠(yuǎn)的技術(shù)。目前SLS技術(shù)材料可以是尼龍、蠟、陶瓷、金屬等，SLS技術(shù)成型材料的種類(lèi)多元化。3D打印技術(shù)工藝5LOM技術(shù)激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)；將背面涂有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內(nèi)外輪廓；切割完一層后，送料機(jī)構(gòu)將新的一層紙疊加上去，利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起，然后再進(jìn)行切割，這樣一層層地切割、粘合，最終成為三維工件。LOM技術(shù)原理LOM技術(shù)分層實(shí)體制造法（LOM——LaminatedObjectManufacturing），LOM又稱(chēng)層疊法成形，它以片材為原材料。3D打印技術(shù)工藝LOM常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等，可快速制造新產(chǎn)品樣件、模型或鑄造用木模外，還可以直接制造構(gòu)件或功能件。其成形材料是涂敷有熱敏膠的纖維紙，制件性能相當(dāng)于高級(jí)木材。優(yōu)點(diǎn)工作可靠模型支撐性好成本低效率高缺點(diǎn)前、后處理費(fèi)力不能制造中空結(jié)構(gòu)件指標(biāo)SLALOMSLSFDM成型速度較快快較慢較慢原型精度高較高較低較低制造成本較高低較低較低復(fù)雜程度復(fù)雜簡(jiǎn)單復(fù)雜中等零件大小中小件中大件中小件中小件常用材料熱固性光敏樹(shù)脂等紙、金屬箔、塑料薄膜等石蠟、塑料、金屬、陶瓷等粉末石蠟、尼龍、ABS、低熔點(diǎn)金屬等3D打印技術(shù)指標(biāo)SLA、LOM、SLS、FDM技術(shù)比較3D打印技術(shù)指標(biāo)幾種技術(shù)的特點(diǎn)01SLA材料是液態(tài)光敏樹(shù)脂，打印需要支撐，材料單一；02SLS塑料打印是不存在支撐的；03SLS材料豐富，粉末狀，以尼龍為基礎(chǔ)的材料就有十來(lái)種，可以通過(guò)設(shè)備開(kāi)發(fā)新材料；04SLS材料的特色是可以打印金屬材料，這是FDM和SLA都不能做到的。思考題3D打印技術(shù)的分類(lèi)情況，可以結(jié)合最新的發(fā)展介紹？1FDM熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)及工作原理，請(qǐng)簡(jiǎn)述？2什么是SLA/DLP技術(shù)，它的工作原理是什么？33DP技術(shù)的特點(diǎn)是什么？4SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)與3DP技術(shù)的區(qū)別是什么？5什么是LOM技術(shù)，它的工作原理及特點(diǎn)是什么？6SLS選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)的最大特色是什么？7本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試

開(kāi)源3D打印機(jī)與典型結(jié)構(gòu)3D打印機(jī)組裝與調(diào)試開(kāi)源3D打印機(jī)01打印機(jī)典型的結(jié)構(gòu)類(lèi)型02學(xué)習(xí)與研究03思考題

043D打印機(jī)組裝與調(diào)試RepRap(replicatingrapidprototyper）快速?gòu)?fù)制原型機(jī)的簡(jiǎn)寫(xiě)。使用的是一種熔融沉積建模、添加制造的技術(shù)，是世界上首此出現(xiàn)的多功能、自我復(fù)制的機(jī)器，能夠打印塑料實(shí)物的3D打印機(jī)。RepRap本身就是由許多塑料部件制成的，可以打印和生產(chǎn)這些零部件，實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制。從某種意義上說(shuō)，RepRap是一臺(tái)“技術(shù)免費(fèi)”的3D打印機(jī)。1RepRap3D打印機(jī)技術(shù)概述RepRap項(xiàng)目和在線(xiàn)社區(qū)是由英國(guó)巴斯大學(xué)的機(jī)械工程，高級(jí)講師AdrianBowyer博士，于2005年創(chuàng)建的。具有開(kāi)源特性，從軟件到硬件各種資料都是免費(fèi)和開(kāi)源的，是在自由軟件協(xié)議GNU通用公共許可證GPL之下發(fā)布的，任何人都能夠自由的改進(jìn)和制造RepRap。項(xiàng)目包含很多領(lǐng)域的知識(shí)，包括軟件、電子、固件、機(jī)械、化學(xué)及其他范疇。多數(shù)用Arduino設(shè)計(jì)，更易于用在多學(xué)科項(xiàng)目的電子產(chǎn)品的單板微控制器。硬件是由簡(jiǎn)單的開(kāi)放源碼硬件構(gòu)成的，主要是用8位AtmelAVR微控制器設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在有32位AtmelARM的。軟件是由標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言編譯器和微控制器執(zhí)行的引導(dǎo)加載程序組成的。1RepRap3D打印機(jī)技術(shù)概述2RepRap的發(fā)展階段RepRap項(xiàng)目發(fā)布了四個(gè)版本的3D打印機(jī)，開(kāi)發(fā)者用著名生物學(xué)家的名字來(lái)命名，因?yàn)椤癛epRap就是復(fù)制和進(jìn)化”。達(dá)爾文

Darwin（RepRap的第1代產(chǎn)品）"達(dá)爾文"(Darwin)機(jī)器的形狀為方盒狀，Z軸通過(guò)安裝在盒子四角的螺紋桿實(shí)現(xiàn)上下滑動(dòng)。Darwin機(jī)型的基本特征：方盒狀的外形；在四角安裝四條螺紋桿。達(dá)爾文Darwin后續(xù)版本，如RepMan的打印噴頭，采用X和Y軸雙向移動(dòng)，打印平臺(tái)則通過(guò)Z軸上下移動(dòng)。（1）2007年3月發(fā)布"達(dá)爾文"(Darwin)孟德?tīng)枡C(jī)型是三角形的，使用滾珠軸承取代了第一代達(dá)爾文機(jī)型的滑動(dòng)軸承，減少了摩擦和容忍誤差?；咎卣鳎捍蛴∑脚_(tái)沿Y軸移動(dòng)，打印噴頭沿X軸移動(dòng)，通過(guò)兩個(gè)螺紋桿控制Z軸移動(dòng)，X和Y軸由皮帶驅(qū)動(dòng)。（2）2009年10月發(fā)布"孟德?tīng)?(Mendel)孟德?tīng)?/p>

Mendel（RepRap的第2代產(chǎn)品）2RepRap的發(fā)展階段PrusaMendel是在第二代孟德?tīng)朚endel機(jī)型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行簡(jiǎn)化與優(yōu)化得到的。采用套管代替軸承，或價(jià)廉的LM8UU線(xiàn)性軸承，或者其他種類(lèi)的軸承或套管?，F(xiàn)在通行的版本是使用3個(gè)608軸承，X軸使用1個(gè)軸承，Y軸使用2個(gè)軸承。PrusaMendel的優(yōu)點(diǎn)：安裝更容易，改進(jìn)更容易，修理更容易。（3）2010年發(fā)布“PrusaMendel”P(pán)rusaMendel（RepRap的第3代產(chǎn)品）

2RepRap的發(fā)展階段基于“孟德?tīng)朚endel”的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)某些部件做了重新設(shè)計(jì)，如電路板，固件和主機(jī)軟件做了一些改進(jìn)。赫胥黎Huxley對(duì)同一實(shí)物的打印量小30％，復(fù)制速度要比孟德?tīng)朚endel快3倍。赫胥黎Huxley將走向更簡(jiǎn)化和小型化，更注重快速打印。孟德?tīng)朚endel則走向更多功能化和適用更多用途。（4）2010年發(fā)布"赫胥黎"(Huxley)赫胥黎

Huxley

（RepRap的第3代產(chǎn)品）

2RepRap的發(fā)展階段Ultimaker自是由3位來(lái)自荷蘭的年輕Maker共同開(kāi)發(fā)的。具有更快的速度，更高的性?xún)r(jià)比，可打印更大的尺寸，同時(shí)還是一個(gè)開(kāi)源的3D打印機(jī)。3Ultimaker3D打印機(jī)簡(jiǎn)介Ultimaker使用ABS塑料或PLA塑料來(lái)制作產(chǎn)品，屬于FDM型打印機(jī)。使用植物制作成的PLA塑料進(jìn)行打印，打印速度更快，更加穩(wěn)定。

Ultimaker和Makerbot的不同之處在于：Ultimaker靠噴頭的移動(dòng)，Makerbot靠平臺(tái)的移動(dòng)進(jìn)行打印。Ultimaker噴頭更為精巧，且重量很輕；Makerbot馬達(dá)安裝在可動(dòng)零件上。Ultimaker在打印機(jī)框架之上，打印機(jī)的穩(wěn)定性更好，能夠打印更大的尺寸。UltimakerMakerbot是一家位于布魯克林的創(chuàng)業(yè)公司，發(fā)明Makerbot目標(biāo)是家用型且簡(jiǎn)易的FDM型3D打印機(jī)，使用ABS或者PLA塑料作為材料。最初都是基于RepRap開(kāi)源項(xiàng)目，并且產(chǎn)品也是開(kāi)源的。

后來(lái)公司策略發(fā)生變化，新產(chǎn)品Replicator，Replicator2等產(chǎn)品都已經(jīng)不開(kāi)源了。顯而易見(jiàn)，Ultimaker擁有極高的性?xún)r(jià)比和開(kāi)放性，是多數(shù)人實(shí)現(xiàn)3D打印夢(mèng)想的選擇。Makerbot3Ultimaker3D打印機(jī)簡(jiǎn)介3Ultimaker3D打印機(jī)簡(jiǎn)介UltimakerMakerbot1盒子結(jié)構(gòu)框架MakerBot和Ultimaker

屬于盒子結(jié)構(gòu)框架的3D打印機(jī)，其框架由激光切割的木板或者亞克力組成。更容易組裝、調(diào)試，校準(zhǔn)也更簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

缺點(diǎn)是振動(dòng)有些過(guò)大。一體成型的白鋼或者鋁合金框架，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，振動(dòng)更小。

缺點(diǎn)是價(jià)格高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，改造困難。

MakerBot盒子狀結(jié)構(gòu)框架2三角結(jié)構(gòu)框架Prusai3屬于三角結(jié)構(gòu)框架，大部分零件使用五金店出售的標(biāo)準(zhǔn)件，便宜又實(shí)用，是搭建桌面級(jí)3D打印機(jī)的首選。機(jī)型使用了兩種定制的零件，激光切割板材和3D打印塑料件，主要起連接作用。PrusaI3亞克力框架3三臂并聯(lián)結(jié)構(gòu)框架Rostock3D打印機(jī)屬于三臂并聯(lián)結(jié)構(gòu)框架，連接的塑料部件可用3D打印機(jī)打印。三角形結(jié)構(gòu)增加了框架的穩(wěn)定性，提高了打印速度。由于使用3D打印件，其結(jié)構(gòu)剛性會(huì)不足，在打印的過(guò)程中機(jī)器晃動(dòng)比較嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致打印頭也晃動(dòng)，影響零部件的打印精度。為增加機(jī)器的穩(wěn)定性，可采用鋁合金連接件替代3D打印塑料件。缺點(diǎn)是鋁合金連接件需要開(kāi)模定做，價(jià)格昂貴。1西通（FDM）3D打印機(jī)1西通（FDM）3D打印機(jī)1西通（FDM）3D打印機(jī)1西通（FDM）3D打印機(jī)1西通（FDM）3D打印機(jī)1西通（FDM）3D打印機(jī)2清心3D打印機(jī)3宏瑞3D打印機(jī)超大打印體積300*260*305，超高精度，實(shí)測(cè)層高最薄0.05毫米，XY軸公差0.1毫米，密封打印倉(cāng)，進(jìn)口光軸，一體板金框架，鈑金厚度超2mm，適合超長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)不停機(jī)工作。全彩觸控，操作簡(jiǎn)單。適合商用、教學(xué)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、小批量試產(chǎn)使用。配套中文切片軟件，更易操作。單、雙噴頭可選，可定制高溫噴頭。3宏瑞3D打印機(jī)3宏瑞3D打印機(jī)專(zhuān)門(mén)配合HORI-BOARD自主研發(fā)的3D打印軟件系統(tǒng)，使軟件和硬件的配合默契，相得益彰。軟件分為切片系統(tǒng)和打印控制兩大部分，相比開(kāi)源切片軟件，功能豐富，算法智能，界面友好，操作簡(jiǎn)單。智能自動(dòng)生成，模式可選特殊位置可自主手動(dòng)設(shè)置適合ABS等,有效防止翹邊將復(fù)雜模型分解成多個(gè)部分3宏瑞3D打印機(jī)3宏瑞3D打印機(jī)3宏瑞3D打印機(jī)4展示4展示4展示4展示4展示什么是RepRap3D打印機(jī)技術(shù)？RepRap項(xiàng)目經(jīng)歷了哪些發(fā)展階段？Ultimaker和Makerbot的不同之處是什么？常見(jiàn)的3D打印機(jī)其典型的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有哪些，各自有什么特點(diǎn)？

你喜歡什么類(lèi)型的打印機(jī)？0102030405本小節(jié)結(jié)束！授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印機(jī)的電源和步進(jìn)電機(jī)授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印機(jī)的電源3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)思考題0102033D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印機(jī)的電源大部分3D打印機(jī)都使用12V直流電源，電流在5～30A。3D打印機(jī)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和擠出頭電流在5A左右，加熱床大多在5～15A臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)配置的3D打印機(jī)，總電流大約在18～30A，功率大約為360W?？梢愿鶕?jù)需要選擇不同形式的電源。3D打印機(jī)的電源3D打印機(jī)的電源計(jì)算機(jī)主機(jī)電源1計(jì)算機(jī)主機(jī)電源國(guó)外3D打印機(jī)愛(ài)好者廣泛使用計(jì)算機(jī)主機(jī)電源，作為3D打印機(jī)的供電電源。有些3D打印機(jī)控制板可以直接連接計(jì)算機(jī)主機(jī)電源，需要把電源的接口剪斷自行接線(xiàn)。市場(chǎng)上，計(jì)算機(jī)主機(jī)電源的質(zhì)量參差不齊，有些可以提供過(guò)載保護(hù)功，有些卻不能，甚至很多不能給3D打印機(jī)提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。計(jì)算機(jī)主機(jī)電源，不僅可以提供12V，還可以提供3.3V、5V，所以計(jì)算機(jī)的主機(jī)電源，功率選擇最好在400W以上，并檢查12V電壓下輸出電流的能力。

服務(wù)器電源雖然僅提供12V電壓，但是卻能提供非常大的電流，且價(jià)格低廉。服務(wù)器電源一般都是直接插到機(jī)架系統(tǒng)上，可自行改裝接口。服務(wù)器電源3D打印機(jī)的電源服務(wù)器電源23D打印機(jī)還可以使用服務(wù)器電源移動(dòng)電源可以提供12V、240W的電力，給3D打印機(jī)供電非常方便。DIY愛(ài)好者經(jīng)常選擇DEL12V筆記本電源或者XBOX360電源，當(dāng)功率過(guò)載時(shí)這些電源還可以提供過(guò)載保護(hù)功能，自動(dòng)切斷電源。3D打印機(jī)的電源移動(dòng)電源3移動(dòng)電源XBOX360電源常見(jiàn)的OEM電源具有LED燈帶電源和工業(yè)上數(shù)控機(jī)床電源，能夠提供12V或者24V的輸出電壓，并且提供較大的輸出功率。3D打印機(jī)的電源OEM電源4LED燈帶電源價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用到3D打印機(jī)中；由于價(jià)格低廉，其接線(xiàn)簡(jiǎn)單，所以不能提供可靠的保障。數(shù)控機(jī)床電源體積小巧、可靠性高、生產(chǎn)工藝嚴(yán)格。價(jià)格昂貴，愛(ài)好者對(duì)數(shù)控機(jī)床電源只能望而卻步。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制電動(dòng)機(jī)。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件。通過(guò)電流脈沖來(lái)精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)量的電動(dòng)機(jī)，電流脈沖是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元供給的。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)定義與結(jié)構(gòu)形式1每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線(xiàn)位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。步進(jìn)電機(jī)與其它電機(jī)的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號(hào)（電脈沖信號(hào)）并轉(zhuǎn)化成與之相對(duì)應(yīng)的角位移或直線(xiàn)位移，是一個(gè)完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。是開(kāi)環(huán)位置控制，輸入一個(gè)脈沖信號(hào)就得到一個(gè)位置增量，與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比，成本降低，幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入的脈沖個(gè)數(shù)成正比，且在時(shí)間上與脈沖同步。所以只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序，即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)定義與結(jié)構(gòu)形式1步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理視頻3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)定義與結(jié)構(gòu)形式1反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式的主要分類(lèi)永磁式步進(jìn)電機(jī)混合式步進(jìn)電機(jī)單相步進(jìn)電機(jī)我國(guó)多數(shù)采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是整個(gè)3D打印機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，它的質(zhì)量對(duì)于3D打印機(jī)的工作狀態(tài)是非常關(guān)鍵的。不同品牌的步進(jìn)電機(jī)，質(zhì)量差異很大。優(yōu)質(zhì)的步進(jìn)電機(jī)，工作噪聲小，發(fā)熱量小，運(yùn)行平滑穩(wěn)定，轉(zhuǎn)矩也足夠大。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)類(lèi)型與主要參數(shù)23D打印機(jī)常用的步進(jìn)電機(jī)類(lèi)型為42型步進(jìn)電機(jī)。一些3D打印機(jī)使用37型步進(jìn)電機(jī)或其他型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)。一Reprap系列二MendelPrusa系列三Makerbot和Ultimake四KosselMini系列常用42型步進(jìn)電機(jī)的幾個(gè)系列3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)類(lèi)型與主要參數(shù)2思考問(wèn)題：42型、37型、57步型進(jìn)電機(jī)的外形尺寸有什么區(qū)別？3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)類(lèi)型與主要參數(shù)2電機(jī)轉(zhuǎn)速與停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步距角1常見(jiàn)的步距角有三種，分別是0.9°，1.8°和7.5°。這三種步距角對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周（360°），需要的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)分別為400個(gè)、200個(gè)以及48個(gè)。如對(duì)于步距角為1.8度的步進(jìn)電機(jī)（小電機(jī)），轉(zhuǎn)一圈所用的脈沖數(shù)為n=360/1.8=200個(gè)脈沖。步距角的誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累，只與輸入脈沖信號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)。為了3D打印機(jī)打印得更精確，選用小的步距角，甚至使用0.9°步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，使得打印更平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩更大，精度更高。其缺點(diǎn)是最大轉(zhuǎn)速降低了。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)極數(shù)2單極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有兩組線(xiàn)圈，而每組線(xiàn)圈中間多接出一根引線(xiàn)，改變每一組線(xiàn)圈的磁極方向。單級(jí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只使用了一半的線(xiàn)圈，在同等體積的情況下沒(méi)有雙極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大。單極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)大部分有5根或6根引線(xiàn)，雙極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有4根或8根引線(xiàn)。電機(jī)的極數(shù)確定電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。所謂極就是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈通入勵(lì)磁電流之后形成的磁極。就是轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈在定子線(xiàn)圈的一匝中能感應(yīng)形成幾個(gè)周期電流不同的極數(shù)。電機(jī)的極對(duì)數(shù)越多，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越低，扭矩就越大。Reprap3D打印機(jī)單雙極都能用，使用雙極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的比較多。雙極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部有兩組獨(dú)立的線(xiàn)圈，每組線(xiàn)圈都需要單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，需要依靠驅(qū)動(dòng)電路改變電流的方向，進(jìn)而改變磁極方向，驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)簡(jiǎn)單。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分3步進(jìn)細(xì)分?jǐn)?shù)細(xì)分是通過(guò)控制各相繞組中的電流，使它們按一定的規(guī)律上升或下降，即在零電流到最大電流之間形成多個(gè)穩(wěn)定的中間電流狀態(tài)，相應(yīng)的合成磁場(chǎng)矢量的方向?qū)⒋嬖诙鄠€(gè)穩(wěn)定的中間狀態(tài)，且按細(xì)分步距旋轉(zhuǎn)。合成磁場(chǎng)矢量的幅值決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的大小，合成磁場(chǎng)矢量的方向決定了細(xì)分后步距角的大小。細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)一步提高了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角精度和運(yùn)行平穩(wěn)性。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)大負(fù)載，大摩擦力，或者高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，細(xì)分?jǐn)?shù)高于二分之一步進(jìn)角時(shí)，卻不能提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定位精度，而在小負(fù)載時(shí)卻能很好地提高定位精度。驅(qū)動(dòng)電路的主芯片，通常具有驅(qū)動(dòng)細(xì)分功能，常見(jiàn)的有1/2、1/4、1/16等。如果是1/16細(xì)分，其代表的含義是原來(lái)一個(gè)脈沖可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角，現(xiàn)在需要16個(gè)脈沖電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角。如果選擇的步距角是1.8°，那么電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周就需要200*16（3200）個(gè)脈沖信號(hào)。Ramps1.4的板子，使用A4988電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)驅(qū)動(dòng)板都插上3個(gè)跳線(xiàn)帽，則是16細(xì)分，已用藍(lán)色標(biāo)出。Ramps1.4的板子跳線(xiàn)帽是主板、硬盤(pán)等硬件上的小的方形塑料帽。包裹著絕緣層的導(dǎo)線(xiàn)，外層是絕緣塑料，內(nèi)層是導(dǎo)電材料，可插在跳線(xiàn)針上面，將兩根跳線(xiàn)針連接起來(lái)。GT2560主控板的跳線(xiàn)帽3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)主板跳線(xiàn)是主機(jī)板上的手動(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)跳線(xiàn)帽連接不同的跳線(xiàn)PIN，可以改變主板電路；主板上最常見(jiàn)的跳線(xiàn)主要有兩種，一種是只有兩根針，另一部分是跳線(xiàn)帽；跳線(xiàn)帽是一個(gè)可以活動(dòng)的部件，外層是絕緣塑料，內(nèi)層是導(dǎo)電材料，可以插在跳線(xiàn)針上面，將兩根跳線(xiàn)針連接起來(lái)；當(dāng)跳線(xiàn)帽扣在兩根跳線(xiàn)針上時(shí)是接通狀態(tài)，有電流通過(guò)稱(chēng)之為ON；反之不扣上跳線(xiàn)帽時(shí)，說(shuō)明是斷開(kāi)的稱(chēng)之為OFF。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)跳線(xiàn)帽的作用如下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不像直流減速電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)那樣可以提供大轉(zhuǎn)矩和保持力矩，卻可以簡(jiǎn)單精確地控制移動(dòng)距離。直流減速電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)精確地控制移動(dòng)距離，需要復(fù)雜的閉環(huán)控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)電路。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)保持轉(zhuǎn)矩4最早設(shè)計(jì)的Mendel3D打印機(jī)，X、Y、Z軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)需要13.7N.cm的保持轉(zhuǎn)矩，才能避免轉(zhuǎn)矩不足，產(chǎn)生的丟步問(wèn)題。使用更小轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，會(huì)使得3D打印機(jī)的設(shè)計(jì)更精密，摩擦力更小。多數(shù)開(kāi)源設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)并不要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩。在3D打印機(jī)設(shè)計(jì)中，保持轉(zhuǎn)矩越大越可靠，同樣也增加了3D打印機(jī)重量和體積。行星齒輪減速視頻3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)尺寸5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度代表其功率和轉(zhuǎn)矩大小，長(zhǎng)度越長(zhǎng)其功率、轉(zhuǎn)矩越大。常見(jiàn)的長(zhǎng)度為37mm、42mm、57mm。3D打印機(jī)常使用的步進(jìn)電機(jī)的尺寸，大多是42型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其寬和高均為42mm。有些3D打印機(jī)使用37型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其寬和高均為37mm，與42型步進(jìn)電機(jī)相比更輕便、簡(jiǎn)潔。37型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通常需要以極限轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的表面溫度提高，甚至發(fā)燙。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)接線(xiàn)64線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有兩組線(xiàn)圈，每組都有兩根引線(xiàn)，使用萬(wàn)用表測(cè)量任意兩根引線(xiàn)，連通的為同一線(xiàn)圏，找到兩組線(xiàn)圈接入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方向相反，則調(diào)換任意同一線(xiàn)圈的兩根引線(xiàn)。另一種方法：把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)任意兩根引線(xiàn)短接，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸有困難時(shí)則說(shuō)明兩根引線(xiàn)為同一線(xiàn)圈。電機(jī)線(xiàn)圈的檢測(cè)方法開(kāi)源系列3D打印機(jī)控制板一般適用4線(xiàn)、6線(xiàn)、8線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，而5線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)并不支持。步進(jìn)電機(jī)接線(xiàn)時(shí)需要按照步進(jìn)電機(jī)說(shuō)明書(shū)接線(xiàn)，也可以使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)6線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)同樣有兩組線(xiàn)圈，而每一組線(xiàn)圈中間多接一根引線(xiàn)，使用萬(wàn)用表測(cè)量任意兩根線(xiàn)之間的電阻，找到電阻最大的兩組接入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。6線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也可以看作4組線(xiàn)圈，每相的兩組線(xiàn)圈各一根引線(xiàn)接到一起，使用時(shí)可以單獨(dú)使用不同相的兩組線(xiàn)圈，也可以把兩組線(xiàn)圈分別串聯(lián)使用。電機(jī)線(xiàn)圈的檢測(cè)方法3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)8線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有A、B兩相，4組線(xiàn)圈(A相兩組線(xiàn)圈，B相兩組線(xiàn)圈)。用萬(wàn)用表測(cè)量8根引線(xiàn)之間的電阻，找到四組線(xiàn)圈引線(xiàn)，任意兩組線(xiàn)圈接入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，代表兩組線(xiàn)圈不在同一相上；如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，證明這兩組線(xiàn)圈屬于同相線(xiàn)圈。接下來(lái)將剩下兩組線(xiàn)圈任意一組串聯(lián)到A相線(xiàn)圈，如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，證明為A相另一組線(xiàn)圈；如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，將這組線(xiàn)圖正負(fù)對(duì)調(diào)后再試一次；如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還不轉(zhuǎn)動(dòng)，證明此組為B相另一組線(xiàn)圈，同樣用上面的方法找到最后一組極性。電機(jī)線(xiàn)圈的檢測(cè)方法3D打印機(jī)的步進(jìn)電機(jī)8線(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中可以把兩相四線(xiàn)線(xiàn)圈中每相任意一組線(xiàn)圈單獨(dú)使用，也可以把每一相線(xiàn)圈并聯(lián)或者串聯(lián)使用。兩相線(xiàn)圈分別串聯(lián)時(shí)(低速接法)，每相的總電阻增