3D打印机组装与调试

本教材主要讲解了3D打印机技术原理、机械组装与调试、固件技术与联机调试、基本应用操作技术、相关软件操作、故障现象与解决等，读者不但可以掌握3D打印机的操作方法，还可以自己组装打印机。具体体现以下特色：1.编写特色：结合实际工作情况，选用典型案例，按照3D打印机组装与调试顺序进行编写，并详细介绍了联机调试所遇到的各种故障现象与排除方法。为便于读者巩固和深入理解所学知识，本书编入了大量的正、逆向设计与3D打印应用实例，并且每个项目都配有学习导航和课后练习与思考。2.资源方面：教案、授课PPT、习题、教学大纲等。

单元1 3D打印技术概述1
1.1 3D打印技术的概念1
1.1.1 3D打印技术的定义2
1.1.2 3D打印过程2
1.2 3D打印技术的发展3
1.2.1 3D打印技术发展概述3
1.2.2 3D打印技术发展的制约因素3
1.2.3 3D打印技术的发展前景4
1.3 3D打印技术的应用4
1.3.1 医学方面的应用5
1.3.2 工业方面的应用6
1.3.3 建筑设计与房产销售方面的应用7
1.3.4 食品产业中的应用8
1.3.5 珠宝业中的应用8
1.4 4D打印技术简述8
1.4.1 4D打印技术的定义8
1.4.2 构成要素9
1.4.3 4D打印流程10
1.4.4 4D打印技术的主要优势10
1.4.5 4D打印技术的应用领域11
思考题12
单元2 3D打印技术原理13
2.1 3D打印技术工艺14
2.1.1 3D打印技术的分类14
2.1.2 3D打印技术工艺简介14
2.1.3 3D打印技术指标18
2.2 熔融沉积工艺18
2.2.1 熔融沉积工艺原理18
2.2.2 双喷头熔融沉积制造工艺的基本原理18
2.2.3 熔融沉积成型工艺的特点20
2.2.4 熔融沉积快速成型的材料20
2.2.5 成型材料的特性指标21
2.3 3D打印基本流程22
2.3.1 建模软件22
2.3.2 STL文件转换和操作22
2.3.3 3D打印22
2.3.4 去除支撑23
2.3.5 后处理23
2.4 开源3D打印机23
2.4.1 RepRap3D打印机技术概述23
2.4.2 RepRap项目的发展阶段23
2.4.3 Ultimaker3D打印机简介25
2.5 3D打印机典型的结构类型26
2.5.1 盒子结构框架26
2.5.2 三角结构框架26
2.5.3 三臂并联结构框架27
思考题27
单元3 3D打印机硬件28
3.1 打印机电源28
3.1.1 计算机主机电源29
3.1.2 服务器电源29
3.1.3 移动电源29
3.1.4 OEM电源30
3.2 步进电机30
3.2.1 步进电机定义与结构形式30
3.2.2 步进电机类型与主要参数31
3.3 传动部件35
3.3.1 同步带与同步带轮35
3.3.2 丝杠37
3.3.3 行星减速机39
3.4 挤出部件40
3.4.1 近端挤出机40
3.4.2 远程挤出机40
3.4.3 热熔挤出头41
3.5 限位开关42
3.5.1 机械式限位开关42
3.5.2 光电式限位开关42
3.5.3 霍尔式限位开关43
3.6 加热床43
3.6.1 隔离材料43
3.6.2 加热床电线43
3.6.3 打印平台材料44
3.6.4 加热材料44
3.6.5 加热电子电路46
3.7 传感器47
3.7.1 传感器的概念47
3.7.2 温度传感器47
3.8 控制电路板48
3.8.1 一体控制电路板48
3.8.2 模块化控制电路板48
3.9 电机驱动器50
3.9.1 独立的驱动板50
3.9.2 插拔型的驱动模块50
3.9.3 集成式驱动模块50
3.10 液晶显示屏51
3.10.1 LCD2004液晶模块51
3.10.2 LCD12864液晶模块52
思考题52
单元4 3D打印机软件53
4.1 常用固件54
4.1.1 常用固件类型54
4.1.2 Marlin_v1固件56
4.1.3 固件上传61
4.2 上位机常用控制软件63
4.2.1 Pronterface控制软件63
4.2.2 Repetier控制软件68
4.3 Cura切片软件69
4.3.1 切片软件的安装69
4.3.2 切片软件的界面与功能72
思考题80
单元5 DIY打印机组装与调试81
5.1 Prusai3打印机的性能与结构81
5.1.1 主要性能指标82
5.1.2 DIY打印机结构82
5.2 打印机的组装83
5.2.1 框架结构的组装83
5.2.2 打印机的电气连接94
5.3 打印机的固件配置97
5.3.1 波特率98
5.3.2 主控板98
5.3.3 热敏电阻98
5.3.4 温度100
5.3.5 挤出最小温度100
5.3.6 限位开关与上拉电阻总体控制101
5.3.7 限位开关上拉电阻细分控制102
5.3.8 限位开关方向控制103
5.3.9 关闭优选限位开关103
5.3.10 反转步进电机启用引脚104
5.3.11 关闭轴104
5.3.12 步进电机运转方向105
5.3.13 原点位置106
5.3.14 回原点的速率106
5.3.15 各轴所需脉冲数107
5.3.16 2004LCD显示器108
5.4 Marlin固件编译与烧录109
5.4.1 固件编译的常见错误类型109
5.4.2 固件烧录111
5.5 3D打印机的功能调试112
5.5.1 显示器的调试112
5.5.2 Pronterface软件调试113
5.5.3 机械部件调试116
5.6 3D打印机的打印测试120
5.6.1 打印机的调平120
5.6.2 打印机进退料123
5.6.3 打印测试125
5.6.4 界面操作127
思考题129
单元6 打印工艺130
6.1 3D打印模式130
6.1.1 打印模式的种类131
6.1.2 拆分模型的打印133
6.1.3 打印模型的制作135
6.2 后处理工艺技术138
6.2.1 常用的后处理技术138
6.2.2 3D打印的后期处理案例140
思考题141
单元7 3D打印机的常见问题与维护142
7.1 3D打印机的常见问题及处理方法143
7.1.1 开始打印耗材无挤出143
7.1.2 打印耗材无法粘到平台上145
7.1.3 边角卷曲和毛糙148
7.1.4 层错位150
7.1.5 层开裂或断开151
7.1.6 侧面线性纹理152
7.2 打印模型的问题153
7.2.1 打印水壶的问题153
7.2.2 打印圆形物体呈椭圆形155
7.3 打印头热敏电阻的故障155
7.4 打印头加热棒的故障156
7.4.1 故障现象157
7.4.2 故障诊断方法157
7.4.3 更换打印头的加热棒157
7.5 3D打印机的维护158
7.5.1 调整传动带松紧度158
7.5.2 清理光杠和丝杠158
7.5.3 紧固螺栓159
7.5.4 保护打印平台159
7.5.5 注意事项159
思考题159
单元8 3D打印的项目案例160
8.1 3D打印机轴承座的设计打印与装配160
8.1.1 轴承座的设计161
8.1.2 轴承座的打印163
8.1.3 轴承座的装配164
8.2 3D打印机面板旋钮的设计打印与装配165
8.2.1 面板旋钮的设计165
8.2.2 面板旋钮的打印168
8.2.3 面板旋钮的装配169
8.3 3D打印机进料装置的设计打印与装配169
8.3.1 进料装置的设计169
8.3.2 进料装置的打印173
8.3.3 进料装置的装配174
参考文献175
附录176