淺談3D打印電子創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)
1.1 淺談3D打印技術(shù)
3D打印是由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)的快速制造任意復(fù)雜形狀三維物理實(shí)體的技術(shù)，其基本過程是：首先設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維模型（數(shù)字模型、CAD模型），然后根據(jù)工藝要求，按照一定的規(guī)律將該模型離散為一系列有序的單元，通常在Z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M(jìn)行離散（習(xí)慣稱為分層），把原來(lái)的三維CAD模型變成一系列的層片；再根據(jù)每個(gè)層片的輪廓信息，輸入加工參數(shù)，自動(dòng)生成數(shù)控代碼；最后由成形系統(tǒng)成形一系列層片并自動(dòng)將它們聯(lián)接起來(lái)，得到一個(gè)三維物理實(shí)體。
1.2 快速成型技術(shù)的特點(diǎn)
與傳統(tǒng)材料加工技術(shù)相比,快速成型具有鮮明的特點(diǎn)：
1．?dāng)?shù)字化制造。
2．高度柔性和適應(yīng)性�？梢灾圃烊我鈴�(fù)雜形狀的零件。
3．直接CAD模型驅(qū)動(dòng)。如同使用打印機(jī)一樣方便快捷。
4．快速。從CAD設(shè)計(jì)到原型(或零件)加工完畢，只需幾十分鐘至幾十小時(shí)。
5．材料類型豐富多樣，包括ABS、PLA等，可以在航空，機(jī)械，家電，建筑，醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用。
1.3 熔融擠出成型(FDM)工藝介紹
熔融擠出成型(FDM)工藝的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、PLA等，以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍的材料粘結(jié)。每一個(gè)層片都是在上一層上堆積而成，上一層對(duì)當(dāng)前層起到定位和支撐的作用。隨著高度的增加，層片輪廓的面積和形狀都會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)形狀發(fā)生較大的變化時(shí)，上層輪廓就不能給當(dāng)前層提供充分的定位和支撐作用，這就需要設(shè)計(jì)一些輔助結(jié)構(gòu)－“支撐”，對(duì)后續(xù)層提供定位和支撐，以保證成形過程的順利實(shí)現(xiàn)。
這種工藝具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)，該工藝發(fā)展極為迅速，目前FDM系統(tǒng)在全球已安裝快速成形系統(tǒng)中的份額大約為30％。
1.4 FDM工藝的特點(diǎn)
不使用激光，維護(hù)簡(jiǎn)單，成本低：價(jià)格是成型工藝是否適于三維打印的一個(gè)重要因素。多用于概念設(shè)計(jì)的三維打印機(jī)對(duì)原型精度和物理化學(xué)特性要求不高，便宜的價(jià)格是其能否推廣開來(lái)的決定性因素。
塑料絲材，清潔，更換容易：與其他使用粉末和液態(tài)材料的工藝相比，絲材更加清潔，易于更換、保存，不會(huì)在設(shè)備中或附近形成粉末或液體污染。
后處理簡(jiǎn)單：僅需要幾分鐘到一刻鐘的時(shí)間剝離支撐后，原型即可使用。
2.5 實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)特點(diǎn)
本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以拆裝，由零散件組裝而成，可以鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力，并且提供提供開發(fā)程序，可以訓(xùn)練學(xué)生的電機(jī)控制，X、Y、Z軸個(gè)電機(jī)如何協(xié)調(diào)控制，組成閉環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)小型機(jī)床，可涉及一個(gè)負(fù)反饋閉環(huán)控制電路。
涉及訓(xùn)練知識(shí)：電機(jī)控制、自動(dòng)控制原理、傳感器控制、熱床控制、單片機(jī)、C語(yǔ)言編程、CAD軟件制圖等知識(shí)
平臺(tái)特點(diǎn)：1、FDM 熔融擠壓工藝；2、模塊化設(shè)計(jì)；3、支持脫機(jī)打�。�4、采用K型擠出機(jī)，步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)擠出輪，控制更精確。
本系統(tǒng)組織成品后，并寫好程序即可通過上位機(jī)CAD軟件制圖，涉及三維立體圖形，鏈接電腦，將設(shè)計(jì)的物品打印出來(lái)，精度很高，可達(dá)到工業(yè)級(jí)水平。