摘 要

3D打印是一种快速成型技术，通过层层打印的方式将粉末状金属以及塑料可粘性材料按照数字模型文件构造零件。而其中光固化成型技术，发展迅猛，技术最为成熟。SLA拥有加工速度快，生产周期短，可加工复杂模型以及错误率低等优势，但受限于工作环境苛刻，造价昂贵，维护成本过高等。如今，SLA广泛应用于航空航天领域、汽车生产、医学等领域。

此课题的研究方向是在Solidworks软件中进行SLA光固化成型供料机械机构的设计与仿真。此SLA打印机通过电机带动薄膜进行均匀供料，储料箱根据不同材料选择不同的角度供料，再通过刮刀将材料均匀化，行至激光器上方在打印台上成型。打印台通过控制逐层上升，最后根据数字模型文件打印成型。此打印机结构简单，供料成本较低，维护方便，工作环境良好。此课题涉及三维建模，电机选择，丝杠导轨选择。

关键字: SLA 运料机构 SOLIDWORKS

Design and Simulation of 300 Ceramic SLA Photocuring Molding Feeding Mechanism

Abstract

3D printing is a rapid prototyping technology .The powdered metal and plastic viscous materials are constructed in a digital model file by layer printing. Among them, Stereolithography Apparatus has developed rapidly and the technology is the most mature. SLA has the advantages of high processing speed, short production cycle, the ability to process complex models and low error rate. However, it is limited by the harsh working environment, high cost, and high maintenance costs. Today, SLA is widely used in aerospace, automotive production, medicine and other fields.

This research direction of this topic is to design and simulate SLA photo-curing molding feeding mechanism in Solidworks software. This SLA printer drives the film evenly through the motor. Storage bins choose different angles for feeding according to different materials. Then the material is homogenized by scraper. Line up to the laser to form on the print table. The print station rises through control. Finally, the digital model file is printed and formed. The printer is simple in structure, low in feeding cost, convenient in maintenance, and in a good work environment. This subject involves three-dimensional modeling, motor selection, screw guide selection.

Keywords: SLA; Transportation agency; SOLIDWORKS

目录

300陶瓷SLA光固化成型供料机械机构设计与仿真 I

摘要 I

Design and Simulation of 300 Ceramic SLA Photocuring Molding Feeding Mechanism II

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1基于SLA的发展及打印机的设计 1

1.1.1 SLA光固化成型技术的发展及研究 1

1.1.2基于Solidworks对SLA打印机的设计方案 3

1.2论文章节内容概括 4

第二章 SLA陶瓷打印机及DLP的基本原理 5

2.1引言 5

2.2 SLA技术原理及优势 5

2.2.1 SLA技术成型材料的特性 5

2.2.2 SLA光固化成型工艺过程 6

2.3 DLP打印技术 7

第三章 陶瓷膏料SLA光固化成型供料机械机构设计 9

3.1设计思路 9

3.1.1传统SLA打印机 9

3.1.2设计陶瓷打印机的工作原理 10

3.1.3 结构及原理的比较 11

3.1.4打印机的工作步骤 12

3.2 供料机构运动草图 12

3.2.1主要运动机构 12

3.2.2运动草图 12

3.3 丝杠伺服机构的选型 13

3.3.1 打印机基本参数 13

3.3.2 电机丝杠导轨选择 13

3.4机械结构建模 21

3.5 300陶瓷SLA打印机总装效果图 27

第四章 总结与展望 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪论

1.1基于SLA的发展及打印机的设计

1.1.1 SLA光固化成型技术的发展及研究

随着科技的发展，现代机械制造技术迅猛发展，技术类型也朝着多样化发展，其中脱颖而出的便是3D打印。3D打印技术的核心是三维模型文件的建立，利用特殊打印材料来逐层打印模型。随着科技的发展，3D打印技术也迅猛发展，不仅打印材料更加广泛，而且打印机也更加小巧，功能更加全面。如今3D打印技术被广泛应用于各行各业。为制造业的发展贡献一片力量。

SLA技术可以说是目前最为成熟的3D打印技术，打印出来的模型具有较高精度与良好的表面光洁度，特别适用于复杂形状（如空心部件）和专业工作产品（如工艺品，宝贝 装饰品等）。像其他3D打印过程一样，SLA光固化装置在开始“打印”物体之前，先切割物体的3D数字模型，将其切割为片。接下来，通过数字模型文件及计算机控制，激光器扫描打印层面。被激光器扫描到的地方逐渐固化成型，一点一点扫描，逐渐形成一个端面，而其他部分仍然保持液态存储在料槽中。当一层固化后，升降平台移动一层厚的距离，新的液态光敏树脂逐渐覆盖在已固化完成端面，然后进行新一轮的固化打印。新固化的层与前一层紧密相连，重复上述操作。

使用SLA打印技术来进行模型打印，模型加工速度较快，生产周期较短，不需要后期的加工处理。同时，由于SLA打印技术精密度高，就可以打印表面形状比较复杂的模型。有着传统成型技术不具有的优势。

但是同时SLA技术也存在着缺点：SLA打印机的高精密度打印要求工作环境比较苛刻，

外部环境影响要较校。其次，大多数SLA打印机材料仍为液态光敏树脂，打印的模型在强度，刚度，硬度方面存在着限制。最后，液态光敏树脂的流动性及粘度也限制着SLA打印机的工作效率与精度。

由上述可知，SLA光固化技术正朝着高速化发展，朝着宽领域多材料发展，朝着高精度高效率化发展。

本课题是对300陶瓷SLA光固化成型供料机械机构设计与仿真，根据SLA光固化成型基本原理，结合陶瓷SLA光固化成型的特殊工艺要求，设计打印尺寸范围在300*300*300mm的供料机械结构。本课题关键在于供料机构的设计与校核。依据机械设计原理设计出丝杠导轨，打印台，刮刀，储料箱，电机。接着利用Solidworks三维建模软件进行建模装配，并在CAD软件中画出最终的装配图。最后模拟仿真以达预期要求。

文献[1] 介绍了立体光固化成型法是最深且广泛使用的快速成型技术。 该技术原理是光聚合原理。通过激光将材料固化成型。 如今生产遇到的最大问题是单批次复杂产品的生产，为了解决这一问题开发了SLA光固化成型技术。本研究为今后工业发展奠定了坚实的理论基础。

文献[2]介绍了SLA技术作为一种成熟的3D打印技术具有精度高，材料利用率高等优点，但是整个工作流程中最重要的便是模型数据预处理，包括建模，支撑，切片，这些将影响精度与成型质量。 不适当的模型数据预处理导将致模型零件缺陷，造成卷边，凹陷，成型断裂，严重的步骤模式，圆形结构中的大误差。 在实际工程应用中，基于适用性，可靠性，经济性和及时性原则的模型数据预处理对于“模型布局”和“支撑结构设计”这两个要素是合理有效的， 我们采用技术战略。 成型失败。 风险和原型的生产成本，缩短成型时间，保证原型成型质量，提高SLA技术的整体优势。

文献[3]介绍了在新时代科学技术快速发展以及各中生产方式出现的背景下，中国强调3D打印技术的重要性。旨在从研发到产业，从市场到人才的发展。努力在新的工业革命中领先世界。

文献[4]介绍了3D打印技术概述和快速成型技术的原理以及3D打印技术的特点和应用。

文献[5]介绍了RP的基本内涵，分析了RP在如今的社会生产中的各种优势以及如今RP被广泛应用于各种领域。到现在，各国出现了各种快速成型技术，其中3D打印最引人注目，而本文着重分析了SLA技术。

文献[7] 介绍了新型打印技术的工作原理，它与传统打印技术原理大致相同，它将打印与处理相结合，从而大大提升了生产效率以及制造规模，降低了工业生产的研发与生产成本。传统的打印机结构受材料影响，结构较小，只能满足少许的打印要求，因此需要开发一种与新型3D打印技术兼容的供料机构。在本文中，参考了在注塑行业中设计螺杆挤出机的方法，并找到了合适的3D打印方法。设计印刷进料挤出螺杆的方法和主要参数的计算是后续生产和应用整个进料设备的基础。

文献[9] 介绍了FDM技术，其中最重要的就是材料进给速度与打印速度的匹配问题，从而提高打印技术的成型精度。根据分配改进印刷的材料的挤出速度的进给速率的大小，材料被均匀挤出。 通过对理论计算和实验的比较，本文中为了确定螺杆参数，速度和挤出量之间的关系，为了使材料能够平滑地挤出，在速度和进给速度之间建立了最佳匹配关系确定。

文献[10] 介绍在设计上，结合自动化和安全性自动供电控制系统，该系统主要由微控制器控制，可自动生成小板式冲压件，但实现自动关机功能您也可以报警此功能可以支持压机的连续工作，提高公司的生产率，延长制动带的使用寿命。随着单片机技术的迅猛发展，打印机送料机构自动化水平逐渐提高，使得打印效率越来越高，打印误差也越来越小，提高企业收益，而且使得工人更加轻松惬意。

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