3.2  巧克力3D打印机的电路部分

   3D打印机电路部分在打印机中起的作用是控制整个打印过程协调、有序、完整的运行。巧克力3D打印机电路部分主要包括控制板和步进电机驱动板。

3.3  巧克力3D打印机的分层软件

3D打印机软件部分包括上位机软件和下位机软件两大部分，而每部分又有细分，通过软件的运行，作者才能实现主控板对打印参数的设置及控制。一台3D打印机所有软件完整运行的过程如下：首先，作者需要在电脑上的三维建模软件中完成零件的建模，如Solidworks、 UG NX等三维软件，创建完3D模型以后将文件另存为STL格式，将 STL文件在切片软件Slic3r中打开，通过一系列的打印设置，进行切片产生代码，在另一上位机软件Pronterface上将代码打开，并连接主板，主板上的下位机软件为Marlin固件，运行前已提前进行参数设置，连接成功后，主板上的LED灯会闪烁，待打印机上加热管加热，温度升至设定温度后开始打印。

3.4  巧克力3D打印机的零部件选择

电机的选择：步进电机是通过电流脉冲来精确控制转动量的电机，电流脉冲是由步进电机驱动单元供给的。FDM型3D打印机一般选用42步进电机，且为两相四线，同相之间有电阻，可通过万用表测量。步距角为1.8°，也就是电机转动一周为200步。转轴直径为5mm，转矩大小根据电机具体型号不同而变化，打印机上挤出机需要转矩较大，可选择转矩稍大的步进电机。选择步进电机时需要看额定电压与电流参数，比较典型的是2.8V和1.7A，只要步进电机驱动单元能控制电流输出，理论上可以使用任何比电机额定电压高的供电电压。如果驱动单元无法控制电流输出，则需要使用同额定电压接近的供电电压，否则电机会有过热风险。自制3D打印机一般需要4个步进电机，X、Y、Z轴各一个，挤出机一个。

挤出头的选择：与单挤头相比较，双挤头采用两个挤出头并列排列，并将相对位置固定，由于有两个喷头，双挤头的打印速度更快，打印效率也更高，双挤头安装在滑块上，由滑块与导轨连接，由于其质量更大，运行时产生的惯性更大，对导轨的刚度要求也更高，这样会降低打印的精度。位于挤出头最下端喷头的喷嘴直径有四种类型：0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，市场上应用最广的是0.4mm的喷嘴，当然根据实际需要可以购买不同直径的喷嘴，这里值得提出注意的是，选定好喷嘴直径后，也要在打印时软件中设置好相应的参数，如切片软件中的打印层高、打印速度等，使打印的质量和精度更高。

打印材料的选择：暂时使用38%的黑巧克力。

3.5  巧克力3D打印机的电路测试

    在连接电路和调试之前，需要做一些准备工作，以保证打印机调试过程的顺利进行。连接电路板及测试电路。

3.6  巧克力3D打印机的组装及打印运行

3D打印机的组装过程，就是将已经准备的零部件按照一定的顺序和步骤逐步安装起来，最后形成一台完整打印机的过程。

4  毕业设计（论文）内容

4.1  基本内容

    通过熔融挤出成型（FDM）工艺原理的桌面级3D打印机进行改造和研究。研究的内容主要涉及到机械部分、电路部分和软件部分。机械部分了解步进电机的驱动与控制、机床的结构，重点研究打印头，自主设计出挤出部分的结构，改装出一台完整的FDM型以巧克力为材料的巧克力桌面级3D打印机；电路部分需要了解相关电路板的知识，组装电路板；软件部分包括上位机软件和下位机软件，上位机软件，即运行在电脑上的软件，下位机软件，即运行在3D打印机主板上的软件，主要做电机控制。在机械结构方面，首先，通过分析现有市场上主流 3D 打印机的结构差别和优劣比较，并基于FDM成型方法的工艺原理，对其作出合适于巧克力打印机的改进工艺。然后，借助计算机辅助设计软件进行虚拟设计，仿真验证设计方案的准确性及可行性。最终，完成所需零部件的选型，并完成巧克力桌面级 3D打印机的改装。