全文总字数：5639字
3D打印机结构设计综述
摘要：中国是制造大国，中国制造随处可见。随着制造业的发展，对于产品的质量和生产效率的要求月累越高，传统制造方式显得有些力不所及。第三次科技革命过后出现了快速成型技术，随之而来的便是3D打印机的出现。3D打印技术凭借其独特的生产优势很快在制造方面取得了一席之地。3D打印的过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。3D打印能让加工零件不再受其结构影响，不管零件结构简单还是复杂，动能够轻松加工，是的加工难度大大降低。3D打印机在国外的发展较早，在国内发展相对较晚，所以目前国内的3D打印技术相比国外还有一定差距。因此，研究3D打印机对我国有着深远的影响。本文通过对3D打印机机构进行设计，实现3D打印的基本生产作用。本文将对3D打印机进行结构设计、运动学与动力学分析、刚度与稳定性分析，完成毕业设计相关要求。
关键词：3D打印机；运动学与动力学分析；刚度及稳定性分析；
研究的目的及意义
全球领先的管理咨询机构麦肯锡公司于 2013 年发布了一项名为《展望 2025：决定未来经济的 12 大颠覆技术》的报告，分别分析研究了包括互联网技术、云技术、先进机器人技术、3D 打印技术等 12 项关键技术对未来经济影响程度。【1】3D打印技术又称为快速成型技术，这种技术是第三次科技革命的产物。3D打印技术现在被广泛应用于生产行业，与传统生产方式相比，3D打印技术拥有数字化，不受零件结构复杂程度等优势，拥有明显优势。3D打印技术和传统打印在工作原理方面有着相似之处，通过电脑控制，将打印材料通过堆叠的方式，形成最终的模型。3D 打印技术种类主要包括立体光刻（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、激光熔覆成型（LCF）、分层实体成型（LOM）、熔融沉积成型（FDM）、三维印刷（3DP）。其中，FDM 技术是在计算机的控制下，加热打印喷头并将打印材料融化。之后根据三维模型生成的截面信息，将热熔材料有轨迹的涂敷在打印台上，待其冷却后形成一层截面。一层成型完成后，打印台下降一个分层厚度并重复以上打印动作，直到完成整个物体打印。【2】3D打印机在国外最先被发明，我国的3D打印机发展时间较晚，与国外发展相比，技术相对落后。早期出现在市场上的3D打印机也都基本是国外进口的，因此便造成了打印机成本过高且没有自主生产技术等问题。随着时间推移，虽然国内在3D打印机相关方面的技术有了明显发展，但是距离世界顶尖水平还有一定差距，自主生产的3D打印机还不能做到满足市场的要求。因此，自主研发新型3D打印机以此来满足市场需求，有着广阔的市场前景。
随着各项技术的发展，3打印技术已经与其他行业进行了有机结合，得到了更充分的发展。行业巨头加速发展，带动整个 3D 打印行业形成了一种商业模式。例如：在医疗上，3D 打印机与扫描仪相匹配可以对人的心脑血管进行扫描，并由 3D 打印机打印出实物。这对微型手术，在关键技术上有了质的突破。医生通过观察研究 1：1 打印出的实物，能更准确的确定手术方案，成功率大大提升。现如今，我国很多三甲医院也都采用此项技术。在汽车领域，2011 年第一辆由 3D 打印机制造的小型汽车在加拿大问世，虽然打印精度不高，制造的外形与传统装配工艺相比还有着较大差距，但是说明了使用 3D 打印技术制造汽车是未来的一种发展趋势。还有在食品行业，可以用热熔的巧克力与奶油打印出饼干等实物，完全颠覆了传统的生产过程。另外，3D 打印获得应用最广泛的是 DIY 制造业，由于其技术优势可以打印出许多复杂细小的工艺品，弥补了手工制造业的不足。【3】
国内外同类研究现状
国外研究现状：
