一体化电机在3D打印机中的应用

发布日期:2022-08-29 浏览次数:34

行业背景

 
随着时代的进步,我们的生活水平日渐提升,同时,人口也在急剧的增长,我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高,做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。如今,我们拥有了3D 打印这一先进的技术,我们可以通过3D 打印机来打印各种我们所需要的、想要的。3D 打印技术应用面广,它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等,前景广泛。
 
3D打印机的主要流程
 
一般3D打印机的工作流程主要分为数据获取→数据处理→3D打印→后处理;
 
数据获取
 
首先对一个要打印的物体进行3维扫描,得到他的三维模型。
 
数据处理
 
通过电脑辅助技术对该物体的三维模型进行数字切片,简单来说,“分层”,相当于高等数学里的微分操作,通常是将三维数字模型沿着Z轴切层成很多层(每层层厚就决定了打印时的Z轴精度),3D打印机将进行分层加工,得到一层层“薄片”“叠加”,相当干高等数学里的积分操作,3D 打印机将这些“薄片”叠加累积起来,最终成型。 并且将每一片的数字信息传输给3d打印机。
 
3D打印
 
3D打印机根据得到的切片数字信号控制Extruder电机开始运送原材料,通过液化器液化从喷嘴里面连续的喷出液态原材料(粘结剂、光敏树脂和熔融材料、蜡等),喷射到目标路径上的位置,控制X,Y,Z轴3轴联动逐层堆积打印,最终得出三维实体。
 
后处理
 
后处理步骤更多的是采用传统加工方式改善打印物品的外观和性能。
 
常见3D打印机类型
 
SLA 3D打印机
 
SLA 是"Stereo lithography Appearance"的缩写,即立体光固化成型法。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。
 
FDM熔融层积成型 3D打印机
 
FDM即是Fused DepositionModeling,熔融挤出成型工艺的材料一般是热塑性材料,如ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构-“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成形过程的顺利实现。
 
3DP 3D打印机
 
3DP即3D printing,采用3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术,通过将液态连结体铺放在粉末薄层上, 以打印横截面数据的方式逐层创建各部件,创建三维实体模型,采用这种技术打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩,还可以将彩色分析结果直接描绘在模型上,模型样品所传递的信息较大
 
SLS选区激光烧结 3D打印机
 
SLS选区激光烧结技术,即Selective Laser Sintering,和3DP技术相似,同样采用粉末为材料。所不同的是,这种粉末在激光照射高温条件下才能融化。喷粉装置先铺一层粉末材料,将材料预热到接近熔化点,在采用激光照射,将需要成型模型的截面形状扫描,使粉末融化,被烧结部分粘合到一起。通过这种过程不断循环,粉末层层堆积,直到最后成型。
 
LOM 技术带 3D打印机
 
分层实体制造法(LOM——Laminated Object Manufacturing),LOM 又称层叠法成形,它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,其成形原理如图所示,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。
 
CLIP 3D打印机
 
CLIP 3D打印技术它能够数十倍乃至百倍地提升3D打印的速度。怎么做到的呢?简单来说,就是光固化的树脂非常黏,并且在固化过程中粘稠度进一步提高,易粘连,因此打印每一层,都要花时间等待和处理粘连的部分;而CLIP用特殊材料,使固化的树脂与底部之间多了一层气体(氧气),不会粘连到底部,因此可以连续固化,大大提升速度。
 
控制系统解决方案
 
传统方案


 
传统的电控系统一般采用 PC+运动控制卡+端子板+三路变频器+电机等控制方案,这样不仅布线繁琐、空间占用大,而且整个控制流程也十分复杂,大大增加了开发周期;
 
 
解决方案
 
 
主板= 运动控制卡+端子板
 
优势:主板,结构简单、体积小;可以实现更多功能,比如连接控制PCB加热板,风扇散热
 
一体化电机= 三路变频器+电机+编码器
 
优势:占用空间小、高精确、高响应、总线控制、接线简单、丰富的报警功能、成本更低;