旋转臂式3D打印机的臂式结构设计

本课题围绕3D打印机的开发，深入研究国内外3D打印技术的发展及技术水平，在现有3D打印及机械结构的基础上，提出了一种旋转臂式3D打印机的臂式结构设计，并制定了完整的机械设计方案，对设计中的关键部件进行了参数化设计，并提出了实现臂式结构运转的算法程序。

对比现有的3D打印机外型尺寸、运动方式、最大成形空间、成形精度、机械结构等方面的优缺点，根据市场及设计需求，拟定了一种旋转臂式3D打印机的整机设计方案，包括机械结构、传动构件、运动方式等，确定了机械结构设计中的几个关键技术问题。

按照旋转臂式3D打印机的参数需求，分别对运动系统、导向构件、机身结构和造型做了参数化设计。按照机械结构的设计原则，将机身分为机身底座、旋转平台、旋转臂、打印平台几个大部分分别进行了结构设计，完成了主运动系统的结构设计，导向构件的设计和选用，滚珠丝杆的选取以及丝杆的强度和寿命校核；步进电机型号的选用和校核；同步带轮的选用；旋转平台的设计和选用。然后按照机身结构设计原则，将机身分为底板基座、旋转平台、机械臂、打印平台几个大部分分别进行了结构设计。

根据本设计的需求，在控制程序上做了一定的修改，由原本笛卡尔坐标系中的平面运动，转化为极坐标运动，并完成了相应的算法。本课题在设计上已经取得一定成果，完成了实验样机的组装，用于验证运动系统及机械结构的可行性，但对于市场需求的成熟机型，仍然有大量的工作要做：

1. 旋转机构需要改进，提高旋转平台的旋转精度，减少在旋转过成功的能量损耗，提高传动效率。
   

2. 优化系统算法，鉴于本设计在根本原理上，由传统3D打印机的笛卡尔坐标系建模转化为极坐标系建模，其主要构架需要改进，目前仍在技术突破中。
   

3. 该设计以开发一种体积小、重量轻、可靠性高、便携的3D打印机为目标，还需不断优化和完善机械系统结构，优化改进传动构件，以期达到市场需求。

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