杜 睿杨东狮宋顺富

(中国船舶集团有限公司第八研究院,江苏 扬州 225101)

0 引言

3D 打印是一种以数字模型为文件的快速成型技术,近年来3D 打印技术日渐成熟,因其具有节省材料、缩短生产周期等特点,故而被逐渐应用于产品制造、工程设计、生物医学、科学验证,甚至是航空航海、微波天线等各个方面。目前3D 打印机分为结构和三角洲结构,如图1、图2所示。在打印一点时,三角洲3D 打印机只需要3个反向叠加,而结构需要4个方向叠加。

图1 三角洲结构3D 打印机打印一点工作示意图

图2 XYZ 结构3D 打印机打印一点工作示意图

1 打印机机械结构设计

由于三角洲结构打印速度快、操作简单、加工成本低,便于野外应用,本文选用三角洲结构进行打印系统设计。该结构3个垂直轴上的滑块互相牵连制约,从而控制喷头在三维空间内精确打印。同结构打印机相比,三角洲结构空间位置依赖于函数关系,转换复杂。

如图3所示,连杆长度值可通过勾股定理确定,为等边三角形,根据三线合一性质,可确定点为的中心,在空间中===2/3,所以连杆长度即可确定。

图3 三角洲打印机工作示意图

喷头在打印机内部工作,滑块的空间位置变化依附于3个竖直轴,喷头和所有滑块通过长度相等的机械轴相接。坐标原点选为正三棱柱面边中点,为轴,为轴,轴过点垂直于面建立笛卡尔坐标,假设喷头口处位置坐标为(,,),、、各轴滑块面的垂直距离组成坐标(L ,L ,L ),各轴长,===2 m,===。将喷头位置坐标(,,)利用空间几何关系转成滑块位置坐标(L ,L ,L )。……