淺談3D打印電子創(chuàng)新實訓室的建設
1.1 淺談3D打印技術
3D打印是由CAD模型直接驅動的快速制造任意復雜形狀三維物理實體的技術,其基本過程是:首先設計出所需零件的計算機三維模型(數字模型、CAD模型),然后根據工藝要求,按照一定的規(guī)律將該模型離散為一系列有序的單元,通常在Z向將其按一定厚度進行離散(習慣稱為分層),把原來的三維CAD模型變成一系列的層片;再根據每個層片的輪廓信息,輸入加工參數,自動生成數控代碼;最后由成形系統成形一系列層片并自動將它們聯接起來,得到一個三維物理實體。
1.2 快速成型技術的特點
與傳統材料加工技術相比,快速成型具有鮮明的特點:
1.數字化制造。
2.高度柔性和適應性?梢灾圃烊我鈴碗s形狀的零件。
3.直接CAD模型驅動。如同使用打印機一樣方便快捷。
4.快速。從CAD設計到原型(或零件)加工完畢,只需幾十分鐘至幾十小時。
5.材料類型豐富多樣,包括ABS、PLA等,可以在航空,機械,家電,建筑,醫(yī)療等各個領域應用。
1.3 熔融擠出成型(FDM)工藝介紹
熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料,如蠟、ABS、PLA等,以絲狀供料。材料在噴頭內被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動,同時將熔化的材料擠出,材料迅速固化,并與周圍的材料粘結。每一個層片都是在上一層上堆積而成,上一層對當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發(fā)生變化,當形狀發(fā)生較大的變化時,上層輪廓就不能給當前層提供充分的定位和支撐作用,這就需要設計一些輔助結構-“支撐”,對后續(xù)層提供定位和支撐,以保證成形過程的順利實現。
這種工藝具有一些顯著優(yōu)點,該工藝發(fā)展極為迅速,目前FDM系統在全球已安裝快速成形系統中的份額大約為30%。
1.4 FDM工藝的特點
不使用激光,維護簡單,成本低:價格是成型工藝是否適于三維打印的一個重要因素。多用于概念設計的三維打印機對原型精度和物理化學特性要求不高,便宜的價格是其能否推廣開來的決定性因素。
塑料絲材,清潔,更換容易:與其他使用粉末和液態(tài)材料的工藝相比,絲材更加清潔,易于更換、保存,不會在設備中或附近形成粉末或液體污染。
后處理簡單:僅需要幾分鐘到一刻鐘的時間剝離支撐后,原型即可使用。
2.5 實訓系統特點
本實訓系統可以拆裝,由零散件組裝而成,可以鍛煉學生動手能力,并且提供提供開發(fā)程序,可以訓練學生的電機控制,X、Y、Z軸個電機如何協調控制,組成閉環(huán)系統的一個小型機床,可涉及一個負反饋閉環(huán)控制電路。
涉及訓練知識:電機控制、自動控制原理、傳感器控制、熱床控制、單片機、C語言編程、CAD軟件制圖等知識
平臺特點:1、FDM 熔融擠壓工藝;2、模塊化設計;3、支持脫機打;4、采用K型擠出機,步進電機直接驅動擠出輪,控制更精確。
本系統組織成品后,并寫好程序即可通過上位機CAD軟件制圖,涉及三維立體圖形,鏈接電腦,將設計的物品打印出來,精度很高,可達到工業(yè)級水平。