1. 研究目的与意义（文献综述）

增材制造（am），通常也称为3d打印，在过去的20年中经历了巨大的发展，并且仍在继续[1]。随着科学技术的发展，3d打印这一先进的科技得到越来越多的应用[2]。由于它综合了数字建模技术、机电传动控制技术、信息技术、材料科学工程等方面的前沿技术知识，是一项综合科技技术[3]，它突破了传统的加工模式，所以被称之为“第三次工业革命”代表性技术[4]。从目前的形势来看，整个3d打印产业都存在巨大的潜在发展空间。但大空间3d打印机的研发和推广，还远没有像个人小型3d打印机发展的快，大空间3d打印机还有很大的提升空间。

相比较于小型3d打印机，大空间3d打印机首先是打印尺寸大幅度提升。传统的3d打印机，一般打印尺寸不会超过30立方厘米，不利于承重和结构强度的需要[5]。随着各种混合材料的出现，传统的3d打印机很难满足打印制品对材料和体积的需求，大型化、多材料适用性的大空间3d打印机在未来必将会得到较大的发展[6]。而大空间3d打印机中机械臂的结构设计有着十分重要的地位，整个打印机的精度大部分取决于机械臂，精度不高的机械臂制造出产品往往无法满足人们的要求。随着技术的发展，人们不仅仅满足于精度的要求，希望机械臂在达到高精度的同时，可以更加轻量化。由此可以看出，对大空间3d打印机的机械臂进行优化设计是十分必要的。

3d打印技术源于scott crump发明了熔融沉积快速成型技术，并成立stratasys公司，该公司于1992年推出了第一台基于fdm技术的3d打印机，标志着fdm技术步入了商用阶段[7]。但基于fdm技术的3d打印机存在打印效率低、成型精度差等不足[8]，随着技术的不断发展，3d打印涌现了更多技术，如sla（立体光固化成型）、dlp（数字光投）[9]。但这几种成型方式机器多为小型3d打印机，往往得不到工业级要求。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

1、确定机械臂约束条件和所要达到的目标精度；

2、对3d打印机z轴机械手大臂进行结构设计；

3. 研究计划与安排

（1）第1-3周，调研收集分析有关资料，了解原理与要求，对文献进行初步学习，翻译有关外文资料，总体方案构思，并完成开题报告。

（2）第4-6周，利用creo对z轴机械手大臂进行结构设计及三维建模；

（3）第7-12周，利用ansys对z轴机械手大臂有限元分析，利用ansys对z轴机械手大臂进行拓扑优化及修复；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]yalunli. cost, sustainability andsurface roughness quality – a comprehensive analysis of products made withpersonal 3d printers[j]. cirp journal of manufacturingscience and technology,2017(16):1-11.

[2]崔俊星.浅析工业制造中的3d打印机[j].中国新技术新产品，2016（3）：25-25.

[3]邓钢锋.工业级3d打印机调研[j].机械工程师，2014（12）：134-136.