3D打印實驗課實驗報告及說明

關于先進制造技術課程“3D打印”實驗的通知
一、實驗須知
1、實驗時間安排：第12周周一（11月23日）下午2:00-3:30全體同學統(tǒng)一進行3D打印實驗原理和操作方法及注意事項的講解(理論講解地點為上課地點)。講解后分2批進行實驗（具體分批名單見附錄）：
第一批：周一下午15:40-17:40（學碩3班、4班）
                                        第二批：周四下午15：50-17:50（學碩1班、2班）
                                       
2、實驗地點：工程訓練中心3樓（314）智能機械聯(lián)合實驗室
3、實驗分組：實驗時兩人一組，同一批中各位同學可自由組合，實驗后共同完成實驗報告（實驗報告將于下次上課時統(tǒng)一上交）。實驗報告自行打印，可參考以下內(nèi)容做好預習。
如有疑問，請聯(lián)系
二、實驗內(nèi)容及實驗報告（以下內(nèi)容僅供參考，請大家自行整理）
1．預習報告的書寫內(nèi)容
       1、1實驗目的和意義：
3D打印即快速成型技術，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術。所謂3D打印機與普通打印機工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，日常生活中使用的普通打印機可以打印電腦設計的平面物品，打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內(nèi)裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”，是實實在在的原材料。打印機與電腦連接后，打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用實實在在的打印材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體，把計算機上的藍圖變成實物。這種技術的特點在于其幾乎可以造出任何形狀的物品。
3D打印技術是典型機電一體化設備，集機械設計、伺服控制、電子信息、控制方法、軟件開發(fā)、傳感器等技術于一體，同時3D打印技術動作復雜，模塊化、可重構(gòu)，可組線，運用靈活，通過對3D打印的實踐教學達到了解3D打印機的功能，目前3D打印的發(fā)展狀況，以及增材制造的方式方法。同時通過組裝3D打印機鍛煉動手操作能力，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造能力。
實驗室所提供的桌面式3D打印設備不僅豐富學生的專業(yè)知識，提供學生的專業(yè)技能，使學生掌握3D打印在工業(yè)企業(yè)的應用和集成技術，同時大幅度提升學校的核心競爭力，對鍛煉和建設教學科研人才，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手實踐能力都具有重要的意義
1、2實驗基本原理和方法：
基本原理：熔融成型FDM（Fused Deposition Modeling）是目前桌面級3D打印機最常使用的技術。
熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PC、尼龍等，以絲狀供料。材料在噴頭內(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(jié)。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。每層厚度在0.025-0.762mm，一層一層慢慢疊加，最后形成零件。
FDM工藝之關鍵是保持半流動成形材料剛好在凝固點之上，也就是對溫度的控制較為重要。FDM噴頭受水平分層數(shù)據(jù)控制，當它沿著XY方向移動，半流動融絲材料從FDM噴頭擠壓出來，很快凝固，形成精確的層。
方法：
首先對目前增材制造技術學習和認識；其次了解實驗室提供的打印機的結(jié)構(gòu)，并進行簡單的組裝；學習打印過程，包括切片處理，參數(shù)設置，打印操作等。
主要儀器設備及耗材：
       STD-1型打印機，臺式電腦，PLA材料
實驗方案及技術路線
打印機構(gòu)成
①加熱底板②電源盒③電源接線盒④噴頭⑤X移動軸⑥Y移動軸⑦Z移動軸⑧擠出機結(jié)構(gòu)⑨材料和⑩材料架組成。
打印前處理：
（1）        了解STD-1型打印機的機構(gòu)及連接電路
（2）        學習切片軟件的參數(shù)設置及其含義
（3）        導出Gcode代碼
打印機操作步驟：
（1）        連接電腦；設置電腦IP地址以及輸入打印機對應IP，使電腦和打印機相連接
（2）        調(diào)節(jié)setbed：通過對打印機的setbed調(diào)節(jié)，實現(xiàn)打印過程的在線補償
（3）        X、Y、Z回零操作
（4）        打印模型
（5）        在線監(jiān)測
預習報告的問題
了解其它增材制造原理（SLS、LOM 、SLA、3DP、PolyJet等），查找相關資料或網(wǎng)上搜
注意事項：
        請勿在沒有人員監(jiān)督的情況下使用本機。
        打印過程中和剛打印完成的時候，避免碰撞打印機內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和打印件，以免燙傷。尤其注意碰頭部分，溫度大約為210度
        如果打印時發(fā)生打印機冒煙，產(chǎn)生異常噪音時，請立即關閉電源開關，停止打印機工作。
PS：
1、對于打印的模型的要求，由于打印機最大打印尺寸為200X200X200mm，建議尺寸在170X170X170mm之內(nèi)。并且受到打印速度的限制，建議模型不要太大。
2、打印模型可以從網(wǎng)上下載，也可以通過任意3D建模軟件建模，然后另存為STL格式即可。
3、建模設計時打印的高度方向盡量是Z軸,不然后面還要用一個軟件處理，不方便。
4、打印過程中，按高度一層層疊加，要想到如何放置打印，不要出現(xiàn)懸空的情況。懸空需要支撐打印，效果不好。
5、網(wǎng)上下載模型的網(wǎng)站有：
http://www.xiongwanyi.com/
http://www.yi3d.com
http://tu.vx.com/print/
http://www.dayin.la/
      http://www.thingiverse.com/
6、實驗室也為大家提供有一定模型：








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