方案二：第二挤出喷头采用电机带动螺杆方式完成挤出动作

结构设计如图2。2所示。

图2。2  方案二图题

结构说明：1。喷嘴；11缓冲一区；12缓冲二区；13挤压出液口；2挤压头；3螺杆；4联轴器；5步进电机；6储液室；7加料口；

工作原理：使用时，在上位机的控制下，步进电机带动螺杆旋转，在挤压头中，并在变截面螺杆的推挤下，通过喷嘴沉积在工作台上，并在冷却后形成工件的截面轮廓。由于步进电机功率很大，能产生很大的挤压力，因此，能采用粘度很大的粘性液体作为打印材料，成型工件的截面结构密实，品质好。

相比于方案一，方案二结构设计更加紧凑，更加适合在我们的实验机器上进行加工改造。因此我们选择第二套挤出方案。

3  桌面3D打印机的控制

本章主要介绍3D打印机的软硬件部分，以及针对电路打印的研究目标所进行的3D打印机的控制方法研究。详细介绍了软件控制部分的固件以及切片软件的配置方法和上位机软件的操作方法。最后对调试完成的双喷头3D打印控制系统的测试进行说明。

3。1  3D打印快速成型系统

3D打印快速成型技术，它以三维软件中形成的数字模型文件为基础，比如犀牛软件构建的实体模型，接着把该文件的格式转换为STL的文件格式导入3D打印系统的切片软件之中。相应的切片软件就会按照一定的精度要求对三维模型进行分层切片处理。该过程会形成一系列的我们所熟悉的二维截面图形，再根据该二维截面所包含的各种有关的信息去控制打印头的运动轨迹[17]。打印机将粉末状金属或塑料等可粘合的材料，经过打印喷头通过逐层增加材料的方法来生成实体的方式来打印出三维软件中所构造的三维模型。一个完整的3D打印系统一般包括数控模块、运动模块、按键显示模块和喷头模块等。文献综述

（1）触摸屏及显示模块。系统中的触摸屏主要是用户控制打印机工作的一种主要输入方式，而显示模块则主要是用来显示打印机的工作状态，而且还包括显示上位机的通信情况等，以及显示用户与打印机之间的信息交互。

（2）运动模块。主要是由XYZ三轴加上喷头组成的机械运动系统，运动模块的主要功能是包含对XY平面的控制和对Z轴的垂直运动的协调控制，同时兼顾对喷头的运动控制等。

（3）喷头模块。喷头由加热管和喷嘴组成。打印所用材料在喷头处经过加热处理，一般的打印材料是固体丝状物，经过喷头加热后会变为熔融状态再通过打印控制系统驱动电机控制喷头的运动，喷头会根据切片软件形成的打印路径，逐层打印进而堆积成形。

（4）数控模块。3D打印系统的运动控制主要分为X、Y、Z三个方向的运动模块，由步进电机分别对X与Y轴进行控制构成了平面的打印运动，垂直方向的运动同样采用步进电机进行控制。综合考虑到系统对控制的精度较高，Z轴方向的运动设计采用的是螺杆传动，由X、Y轴所组成的平面采用步进电机，用带动同步带的形式进行传动。负责各路电机控制的模块主要是完成协调的工作来完成打印。

3。2  3D打印系统主要功能模块

从硬件总体结构上3D打印机可以分为三个大的部分：XYZ三轴机械传动部分、打印文件储存的部分和控制板驱动电路控制部分。机械传动部分是3D打印机的主要硬件运动部分，同时还要兼顾着对喷头运动的控制。3D打印机Z轴的运动是控制电机的上下垂直运动，综合考虑定位精度、系统结构尺寸等因素的影响，最后选用导轨——丝杠这样的方案。文件存储部分主要负责存储打印时所需要的数据文件，例如STL文件，G代码等等。通常市场购入的机器采用的存储设备是SD卡，可以方便脱机打印，本课题采用的是USB存储设备。3D打印机的核心控制部分是驱动控制部分，是整个控制系统的心脏，在接收到存储设备接或者上位机的数据和命令，再通过对应的数据处理器的分析处理去控制XYZ轴和打印头的运动。3D打印机控制系统的总体设计中，驱动控制电路部分显得尤为重要，是整个系统的心脏所在，打印系统的性能的好坏由驱动控制系统性能的好坏决定。打印控制系统硬件电路原理框图如3。1图所示。来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-