浅谈3D打印电子创新实训室的建设
浅谈3D打印电子创新实训室的建设
1.1 浅谈3D打印技术
3D打印是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术，其基本过程是：首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型），然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。
1.2 快速成型技术的特点
与传统材料加工技术相比,快速成型具有鲜明的特点：
1．数字化制造。
2．高度柔性和适应性。可以制造任意复杂形状的零件。
3．直接CAD模型驱动。如同使用打印机一样方便快捷。
4．快速。从CAD设计到原型(或零件)加工完毕，只需几十分钟至几十小时。
5．材料类型丰富多样，包括ABS、PLA等，可以在航空，机械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。
1.3 熔融挤出成型(FDM)工艺介绍
熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PLA等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。
这种工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速，目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30％。
1.4 FDM工艺的特点
不使用激光，维护简单，成本低：价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高，便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。
塑料丝材，清洁，更换容易：与其他使用粉末和液态材料的工艺相比，丝材更加清洁，易于更换、保存，不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。
后处理简单：仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后，原型即可使用。
2.5 实训系统特点
本实训系统可以拆装，由零散件组装而成，可以锻炼学生动手能力，并且提供提供开发程序，可以训练学生的电机控制，X、Y、Z轴个电机如何协调控制，组成闭环系统的一个小型机床，可涉及一个负反馈闭环控制电路。
涉及训练知识：电机控制、自动控制原理、传感器控制、热床控制、单片机、C语言编程、CAD软件制图等知识
平台特点：1、FDM 熔融挤压工艺；2、模块化设计；3、支持脱机打印；4、采用K型挤出机，步进电机直接驱动挤出轮，控制更精确。
本系统组织成品后，并写好程序即可通过上位机CAD软件制图，涉及三维立体图形，链接电脑，将设计的物品打印出来，精度很高，可达到工业级水平。
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