Тема: РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА-ПОЗИЦИОНЕРА ДЛЯ 3D ПРИНТЕРА

Широкое распространение цифровых технологий в области проектирования (CAD), моделирования и расчётов (CAE), а также механообработки (CAM) стимулировало взрывной характер развития технологий SD-печати, а также внедрение её в область материального производства.
Аддитивная технология, предполагающая изготовление физического объекта (детали) методом послойного нанесения (добавления, англ. - «add») материала, в отличии от традиционного метода формирования детали, за счет удаления (subtraction - вычитание) материала из массива заготовки, позволяет экономить на используемых в производстве материалах и уменьшает выработку промышленный мусора, тем самым улучшая экологическую составляющую.
Суть использовании аддитивных технологий (в англоязычной литературе - Additive Manufacturing (AM)) может быть проиллюстрирована простым примером: CAD-модель^ AM-машина^ деталь. Это означает, что все стадии реализации проекта от идеи до материализации, находятся в единой технологической цепи, что позволяет инженеру выявить и исправить конструкторские недочеты с максимальной скоростью.
Аддитивные технологии охватывают все новые сферы деятельности человека. Дизайнеры, архитекторы, кондитеры, преподаватели используют SD-принтеры для реализации своих всевозможных неожиданных идей и проектов.
Активно создаются роботизированные комплексы для «печати» быстротвердеющими бетонными смесями. В качестве примера можно привести экструзионный SD-принтер для строительства зданий, созданный Андреем Руденко из Миннесоты.
Китайская компания Shanghai WinSun Decoration Design Engineeringреализует проект по созданию принтеров для постройки зданий с использованием индустриальных отходов в качестве строительного материала. Первые десять домов построены в течение одних суток.
Десятки компаний (Biozoon, Dovetailed, Structur3D, Choc Edge, SMRC, f3d, Natural Machines и др.) осваивают новый рынок печати продовольственных товаров, печатая на принтере пиццы, пасты, печенья и другие кондитерские продукты.
Особое внимание уделяется развитию технологий DMF - Direct Metal Fabrication, непосредственного «выращивания» из металла необходимых изделий, данная технология рассматривается в качестве одной из стратегических для освоения в первую очередь в аэрокосмической и оборонной отраслях.
В любом производстве, важно отношение приобретённого материала к количеству этого материала в изготовленном изделии. По разным данным в авиастроении, это отношение составляет 15:1 или даже 20:1 для сложных деталей. Использование аддитивных технологий позволяет свести этот показатель до - 2:1.
Несомненно, аддитивные технологии это будущие. Поэтому очень важно продемонстрировать студентам возможности 3 D-печати. Вовлечь их в научноисследовательскую работу для развития аддитивных технологий в России и во всем мире. Повысить профессионализм выпускников используя в учебном процессе цепочку «Идея - 3D модель - Макет(изделие)», позволяющая обучаемому реально создать и потрогать своими руками свое изделие, а не только увидеть его на бумажном чертеже или мониторе компьютера.


Купить

Был проведен анализ основных технологий аддитивной печати и обзор популярных устройств с числовым программным управлением работающих по FDM технологии.
Была разработана конструкция и система управления электропривода- позиционера 3D принтера по подобию кинематической схемы Prusa. Конструкция принтера была доработана с учетом всех негативных особенностей данной кинематической схемы.
Выбрана элементная база в которую входит: контроллер Arduino Mega 2560, плата расширения RAMPS 1.4, шаговый двигатель 1704HS168A, драйвер для шагового двигателя А4988, Экструдер Geetech GT9S J-Head v2.0, нагревательная платформа PCB Heatbed MK2B, оптический выключатель, модуля визуализации и управления принтером во время автономной работы . Выбрано программное обеспечение.
Рассмотрен расчёт основных силовых элементов на крутящий момент, с учетом сил трения и инерции системы.
Приведена принципиальная электрическая схема устройства.
Проведено математическое моделирование режима работы шагового электропривода в прямом и обратном направлении в среде matlab simulink. Были сняты выходных характеристики тока, электромагнитного момента, частоты вращения и отработки положения вала во всех режимах работы. Полученные данные свидетельствуют о работоспособности разработанного привода-позиционера.

Купить