论文部分内容阅读
随着增材制造技术的快速发展,采用3D打印方式制造零件原型的方式越来越普遍,但这些传统打印技术存在的最大问题是打印速度相对较慢,若将其应用在医学治疗中,难以满足医生对实物模型的快速需求,为了有效的解决这些问题,本文基于传统打印机的理论,将面曝光技术应用于3D打印机中,最终完成基于面曝光的3D打印机(又称DLP 3D打印机)系统研究。主要研究内容及成果如下:(1)本文根据医学治疗的特点提出打印机应满足的功能需求,结合现有技术优势,研究并提出一种基于面曝光的3D打印机系统方案。根据打印机的工作原理及结构特点,确定DLP 3D打印机的机械结构总体方案,阐述了Z轴模块、涂覆模块、升降树脂槽模块、光机模块、补液模块、机架等各个模块的基本功能,依次对功能模块进行机械结构设计。(2)在打印过程中,根据刮刀涂覆运动特征建立动网格模型,在刮刀四种不同的速度及不同形状的情况下,分别对模型进行流体分析,通过迭代计算及后处理,得到树脂槽中液面速度云图及关于X-velocity/Y-velocity的迭代图,分析刮刀的速度及结构对树脂槽内速度场的影响,合理设置刮刀运行速度及优化刮刀结构设计以满足液态树脂快速收敛条件,从而提高打印快速性。(3)根据打印机系统控制原理及需求,选择合适的PLC作为系统控制核心,设计打印功能流程,并分别实现驱动电机控制、液位控制、串口通信等功能模块的程序设计,本文在.NET Framework框架下设计编写上位机软件,建立一种良好的人机界面,并完成上位机与控制系统的通信。(4)在机械结构及控制系统两者设计完善的基础上,开始联合调试DLP 3D打印机,测试每一个功能模块是否正常运行,并成功实现模型的打印,通过试验分析过固化现象,选择合适的曝光时间及曝光功率才能减小过固化现象的影响。