Введение 14
1 Обзор литературы 15
1.1 Общие сведения об FDM - печати 15
1.2 Общие сведения многоэкструдерных головках 18
1.3 Печать объекта двумя материалами 20
1.3.1 Материалы поддержки 20
1.3.2 3D принтер с двумя экструдерами 22
1.4 Анализ существующих конструкций 24
1.4.1 SpiderBot Dual Extruder Upgrade 25
2 Разработка привода двухэкструдерной печатающей головки 3d
принтера 27
2.1 Разработка компьютерной 3D-модели детали с помощью САПР DS
SolidWorks 27
3 Расчетная часть 29
3.1 Анализ температурного поля одного сопла 29
3.2 Анализ материалов для использования в работе с предлагаемой
конструкцией двухэкструдерной печатающей головки 3 D-принтера 34
3.3 Анализ теплового влияния конструкции с двойным соплом 36
4 Элементы конструкции печатающей головки 41
4.1. Экструдеры (хотэнды, HotEnd) 41
4.2. Платформа для хотэндов 43
4.3. Рама печатающей головки 46
4.4. Сервопривод TowerPro SG90 46
4.5. Датчик движения филамента 50
4.6. Рассеивание тепла 55
4.7. Сборка макета двухэкструдерной печатающей головки 56
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 63
5.1 Технико-экономическое обоснование НИР 63
5.2 Планирование научно-исследовательских работ 64
5.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 64
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ 65
5.3 Разработка графика проведения научного исследования 66
5.3.1 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 70
5.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для
научных (экспериментальных) работ 71
5.3.3 Основная и дополнительная заработная плата
исполнителей темы 73
5.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 76
5.5 Накладные расходы 77
5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта 77
5.7 Определение ресурсной, финансовой,
социальной и экономической эффективности исследования 78
6 Социальная ответственность 81
6.1 Производственная безопасность 81
6.1.1 Отклонение показателей микроклимата в помещении 81
6.1.2 Превышение уровней шума 83
6.1.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений 84
6. 1.4 Поражение электрическим током 86
6.1.5 Пожарная опасность 93
6.2 Экологическая безопасность 96
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 98
Заключение 100
Список литературы 102
Приложение А Раздел ВКР на иностранном языке 106
Приложение Б Спецификация 120
Приложение В Особенности Arduino UNO
В настоящее время сфера аддитивных технологий находится в активной стадии развития. Технология позволяет получать изделия очень сложной формы, практически без лишней оснастки. Качественные характеристики получаемых изделий растут, при этом стоимость принтеров снижается, так как на рынке появляется все больше производителей данной техники. Аддитивные технологии 3Р-печати - это инновационный способ послойного производства (выращивания) единичных изделий различного уровня сложности и функционального предназначения. Однако, существуют проблемы, с которыми сталкиваются пользователи в процессе одновременной печати объекта из двух и более материалов. Прежде всего возникают трудности с калибровкой, ведь необходимо отрегулировать не только высоты сопел относительно друг друга, но и расстояние между ними, чтобы избежать ошибок печати. Более того, велика вероятность протечки пластика из неактивного сопла во время печати на только что напечатанный слой, что безусловно отразится на качестве поверхности, внешнем виде и механических свойствах объекта.
С целью поиска вариантов устранения возникающих в процессе 3Р-печати несколькими материалами, была спроектирована конструкция привода печатающей головки дельта принтера, которая позволяет осуществить попеременный наклон экструдеров. Реинжиниринг используемой в качестве прототипа конструкции двухэкструдерной печатающей головки направлен на улучшение технологичности, замену дорогих комплектующих на доступные и более дешевые без снижения надежности изделия.
В процессе выполнения ВКР был разработан привод печатающей головки дельта принтера для 3D печати с повышенной подвижностью. Тепловой режим, возникающий при работе двух хотэндов был промоделирован в специальном программном обеспечении ANSYS,анализ результатов позволил определить оптимальный диапазон расстояний между двумя осями сопел печатающей головки. Была разработана схема подключения привода наклона подвижной платформы для обеспечения работы одного из двуз экструдеров, составлен программный код для управления работой привода. Для определения движения филамента в неактивном хотэнде печатающей головки был спроетирован датчик на основе инкрементного энкодера, разработана схема его подключения к управляющей плате, составлен программный код.
Также, в работе было использовано программное обеспечение DS SolidWorksдля создания компьютерных моделей деталей и узлов, ПО Creality Slicerиспользовалось для слайсинга и последующего преобразования электронной модеди в формат G-code,детали были изготовлены методом 3D- печати из полимерных материалов PLAи PEEKна SD-принтере. После постобработки (шлифовка и рассверливание монтажных отверстий) макет двухэкструдерной печатающей головки был собран и испытан.
В результате проделанной работы по разделу финансового менеджмента определена трудоемкость выполнения работ и разработан график проведения научного исследования, посчитана заработная плата научного руководителя и студента, был сформирован бюджет затрат проекта.
Кроме того, в ходе выполненной работы по разделу социальной ответственности, были определены опасные производственные факторы, выработаны рекомендации для снижения рисков их воздействия и безопасной эксплуатации спроектированного устройства, в том числе и с точки зрения минимизации вредного воздействия на окружающую среду.
