串联机构的 3D 打印机市场占有率高，但是考虑到并联机构的优点，选择设计一个 基于并联机构的 3D 打印机。并联机构[2]是由多个并联运动链组成的闭环系统，与传统 的串联机构相比，具有刚度高、精度高、承载能力高、结构紧凑以及易于实现高速运动 等一系列优势，吸引了国内外学术工程界大量相关人士的广泛关注，其应用也涉及到了 现代尖端技术和人们生活的各个领域。最近几年，关于新型并联机构的研发已成为国际 机构学界的研究热点。在这其中六杆并联机构作为并联机构中的一个分支，拥有六个自 由度，目前大量应用于国内外科学工程项目，在 21 世纪将拥有非常广阔的发展前景。 传统的串联机构是由关节依次连接而成的一个开环机构，这种机构具有承载能力弱、刚 度低及精度低等缺点，较大的限制了其在一些领域中的发展。并联机构则是采用多个并 联运动链构成的闭环系统，与传统的串联机构相比，并联机构的零部件数目大大减少， 降低了生产成本，也更易于实现组装和模块化。并联机构刚性高，因为刚性可以相互叠 加，杆件只受拉力和压力，因而机构承载能力高且误差小：系统误差是各个杆件误差的 平均值，并联机构具有高精度，运动质量小的特点。机构各杆件自由运动，可保整产品 与工作台相对位置。即便运动杆件尺寸较大，也具有良好的动态性能。因此对于并联机 构的 3D 打印机的研究很有必要。

图 1-5 传统的串联 3D 打印机

1。2 国内外研究现状

1。2。1 国外 3D 打印机的研究现状

1。2。2 国内 3D 打印机的研究现状

1。3 面临的问题与挑战

3D 打印技术想要百尺竿头更进一步，扩大市场份额，目前仍然面临着诸多方面的 难题跟挑战：一是成本方面，精度和速度处于领先的 3D 打印机价格昂贵，且少量供应， 很难普及到整个市场。二是打印材料方面，现有的 3D 打印材料多是选择化学聚合物， 这种局限性不利于产品的多样化，而且成型产品的物理特性较差，可能对环境还有一定 的破坏。三是精度和速度方面，从目前来看 3D 打印机精度还远不能满足人们的需要， 由于 3D 打印的速度效率高，与之相对应的打印精度却不能与之匹配，二者之间存在严 重冲突，也就限制了 3D 打印在工业生产中的应用。四是产业伦理方面，由于 3D 打印 技术可以很方便的完成复制，使得很多产品面临盗版的风险，现有知识产权很难保护原 产品的产业生存。从产业保护来讲，部分国家是明令禁止 3D 打印的使用的。文献综述

第二章 系统总体方案设计

2。1 3D 打印机的工作原理

3D 打印技术通过喷头喷出带有粘性的打印材料，有选择性的将制作模型的截面打 印出来，最后将各个截面层层粘结起来。这一技术可以用来制作复杂的中空模型，或者 制造复合材料和非均匀材料的模型等。其工艺[4]是先由打印头在二维平面上左右移动, 在这个过程中将喷嘴里的耗材融化，并由喷嘴在打印平台上铺一层基底，然后按照实先 存储好的模型，由打印头喷出模型件底层截面的形状, 完成之后打印头向上移动一个微 小的距离，再由打印头从喷嘴中平铺一层耗材到刚才打印完的最底层上，然后单片机获 得第二层截面的参数，由喷头喷出第二层截面形状的打印耗材，以此类推，最后得到一 个完整的模型，这个模型层层截面堆叠起来的。来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

2。2 系统概述

系统从打印机显示屏或计算机中设定部分参数,从存储设备或者直接从计算机中得 到事先建好的三维模型,由专门的切片软件对模型进行切片分析，制定切片路线，生成 代码,再让单片机接受这些代码，输出控制指令,控制喷头将打印耗材融化,并通过驱动电 路驱动电机,再由传动装置带动喷头进行 X、Y、Z 三个方向的移动,并能够控制喷头系统 调节喷出打印耗材的多少。每完成一层截面的打印,从外部设备读取下一层截面的代码 参数,再打印下一层截面,直到模型全部完成。因此需要输入设备、存储外设、上位机、 温度传感器的测量值、单片机、XYZ 各方向电机控制、喷出量控制、显示设备。下图 是 3D 打印机的控制流程图。