1. 研究目的与意义

1.本课题的现状及发展趋势：

1.1国外现状

21 世纪初期，由于3d打印技术处于早期发展阶段，价格贵，打印精度不够高，推广应用比较少。直到 2008 年，reprap 发布了开源3d打印机“darwin”，开启新的3d打印时代。同年，多种材料的 3d 打印得以实现由于初期的3d打印机体积过于庞大，使用复杂，因技术不成熟维修保养复杂，价格高昂，使用范围小。目前，随着打印结构精度的要求和对于打印过程的简化，3d打印技术也不拘泥传统模式，光固化立体成型技术，熔融沉积成型技术，选择性激光烧结技术，激光选区熔化成型技术，电子束选区熔化成型技术，三维打印成型技术。其中，光固化包括dlp和sla两种方式，而dlp技术成型精度高，成型后的零件在材料属性、细节和表面粗糙度方面可匹敌注塑成型的耐用塑料部件。并且由于实现了整个层片的同时固化效率相比sla有显著的提高。此外，由于dlp去除了昂贵的激光发生器和激光振镜，整个系统的成本相比 sla 有较大的降低，具有极高的性价比。

2017年美国的easily build制造的new nine是一款低成本的fdm 3d打印机。其承诺该3d打印机拥有“更昂贵3d打印机的最佳功能”和“价廉的设计创新”。new nine配备了“质量阻尼器”，用于减少打印过程中的振动和保持精度。对于199美元的价格来说，new nine是值得用户选择的设备。该3d打印机具有加热的打印床（高达120°c），高温喷嘴（高达250°c）和平衡x轴以及其他位和波形。构建体积为200 x 200 x 230 mm，可能的层高度在25和350微米之间，而打印机可以保证在每秒150毫米的速度的情况下的精度。据悉，easily build的创始人rory korathu-larson，其非常热衷于推动3d打印的演进。该公司表示，其将为由“工程师、教育家和创意极客”组成的3d打印社区提供一个新的开源开发平台。

2. 研究内容和问题

基本内容：

研究3d打印机，是现代数控机床主要发展趋势之一，其中3d打印机有着广阔应用的领域。课题主要内容：详细调研三轴数控机床和3d打印机技术，在此基础上，研究并设计低成本3d打印机系统结构，完成桌面低成本3d打印机结构设计，包括低成本3d打印机床身、x轴、y轴、z轴等结构设计。基于单片机、plc或者工控机，研究并设计桌面低成本3d打印机控制系统，包括控制原理图、数控平台选型等设计。

预计解决的难题：

3. 设计方案和技术路线

研究方法：

详细调研三轴机械手和桌面低成本3d打印机技术，运用类比等设计方法，设计桌面3d打印机系统，包括底座、x轴、y轴、z轴等结构设计、控制系统设计等。

4. 研究的条件和基础

1、毕业设计学生对机器人和3d打印机设计与制造技术感兴趣，并具有机电产品设计与制造的专业基础知识。

2、设备：机械工程学院三轴数控铣床，计算机等。

3、现有cad设计平台：ug、solidworks、autocad等，并可使用校园网访问中国学术期刊全文数据库等资源进行资料检索。