摘 要

本课题首先进行 3D 打印基本原理的学习，进而熟悉 FDM成型的基本原理；了解热熔沉积成型基本原理；利用三维软件完成三维模型设计。三维模型设计中涉及到stl格式文件的点云扫描重建。接着，对所有零件打印完成的小车进行装配，装配完毕后进行小车运动调试。

后期分析逆向工程技术的经济性。3D打印技术在各个领域包括汽车行业都至关重要，尤其是广泛应用于汽车制造业。本文从逆向工程，建模过程，经济性分析各个角度全面地分析了FDM3D打印技术打印小车零部件。

关键词： 3D打印技术 三维扫描 FDM技术 逆向工程 数据重建

Design of a car based on FDM printing

Abstract

This subject firstly studied the basic principles of 3D printing, and then became familiar with the basic principles of FDM molding. Understanding the basic principles of hot-melt deposition molding can help to complete the design of wire feeding printing car , and then use 3d software to complete the design of 3d model.In the 3d model design ，the point cloud scanning reconstruction is included as the format of STL . Assembling and debugging the printed car.

The economic analysis of reverse engineering is carried out in the later stage. 3D printing technology is pretty important in all fields, including the automobile industry, especially in the automobile manufacturing industry. This paper comprehensively analyzes the FDM3D printing technology from the perspectives of reverse engineering, modeling process and economic analysis.

Keywords: 3D printing technology；3D scanning ; FDM technology; reverse engineering；Data reconstruction

目录

摘要 IV

Abstract V

第一章 绪论 1

1.1国内外的研究现状 1

1.1.1概述 1

1.1.2基本方法 5

1.2本文主要研究内容 6

第二章 STL点云扫描重建 7

2.1扫描重建基本理论 7

2.2点云重建的算法理论 7

2.3三维重建实例 9

2.4重建到STL文件格式输出的实例 9

第三章 小车重建零件建模及打印实现 11

3.1小车模型扫描重建 11

3.2 零部件FDM打印 17

3.2.1打印机介绍 17

3.2.2打印参数设置 19

3.2.3打印前的准备 22

3.2.4打印后处理 22

3.2.5 打印后的实物图 23

3.3成品展示 26

3.4 逆向工程经济性分析 27

3.4.1 时间与成本分析 27

3.4.2产品流程分析 28

第四章 总结与展望 29

4.1 总结与展望 29

参考文献 30

致谢 33

第一章 绪论

1.1国内外的研究现状

1.1.1概述

FDM打印技术中主要使用到的材料有，尼龙，树脂，蜡这些热塑性材料。FDM打印机的运作需要这些原材料的辅助，而辅助形式是这些材料先被打印机的喷头融化，变成丝状被挤出，在玻璃板上又迅速凝结起来。喷头会沿着需要打印的零件的轮廓，按照设定好的轨迹运动，热塑性材料一层一层叠加凝结。

FDM缩写的中文全称是工艺熔融沉积制造技术，这种工艺的形式与一些光固化设备打印技术不同，是采用了熔融沉积形式的制造工艺，传统的三维设计和打印方法无法表达模型的整体属性和部分属性。而FDM3D打印技术可以根据打印方向在模型的每一个位置，可以根据内部的每一个点表达一个方向。这种打印机的打印头通常是沿着水平方向移动，但是打印结果可以通过移动和叠加丝状供料来实现打印结果在非水平方向。通过这种方式就可以完成铸造实体模型。

3D打印中FDM的优点：

1由于热熔喷头的结构合理，所以能对其进行系统管理和操作，这样可以把成本维持在低水平，可以安全运行。

2、熔融技术生产方式比较简单，产品获取方式比较简单，因为不需要经过SLA中的刮板。例如，用蜡为原材料生产出的模型可以直接用于铸造。

3、零件结构比较复杂的零件采用FDM打印比较合适，比如一些带有小孔的零件。

4、用于生产的材料没有化学反应，导致建模过程中的一些误差小，例如，翘曲变形小。

5、用于生产的原材料经济成本比较低，给各个中小企业节省了成本，利用率高，比较节省原材料，也使得获取产品的结果较好，使用寿命也十分长。

利用FDM技术会导致更粗糙，更长的成型时间，需要设计底部支撑，并且会在模型表面留下痕迹，所以不适合应用于高精度的部件

本课题是对热熔沉积成型技术3D 打印机供料机械结构的三维设计。通过对 3D 打印基本原理的学习，进而熟悉FDM成型的基本原理；了解FDM成型基本原

理；再利用Pro/E等三维软件完成供料机械结构的三维模型设计。查阅相关工具书资料，确定整个小车的设计步骤。

文献[1]主要论述了3D打印技术在各个领域，例如制造在生产领域中，直接制造和快速等等一系列优点，谴责了光固化成型的一些劣势。例如一些沉淀物粘结，材料烧结，熔融和定向沉积等。

文献[2]主要介绍了国内的3D打印技术发展过程，以及对该技术应用领域的研究和探索，阐述了我国的3D打印技术发展起来较晚，但是一些新技术已经取得初步成效。

文献[3]主要介绍了国内主要的生产技术就是FDM，因为FDM工具的机械结构只分为五个部分，相比较其他制造工具最简单，设计过程比较容易，投入的制造成本也相对较低，维护简单。主要以 ABS（树脂）作为主要打印材料,该材料价格低，利用率高。

文献[4]主要介绍了通过 SolidWorks、Pro/E 等三维建模软件建立数据库，进行初步三维建模。对于比较复杂或比较微小的零件,也可以通过三维扫描对比较复杂或微小的零部件的轮廓进行扫描，以此获取该零部件的点云数据，再将其进行数据重建，利用逆向工程技术进行建模，完成打印。

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