📄Работа №205169
Тема: Разработка системы управления и контроля положения (автокалибровка) экструдера 5-ти координатного Зд- принтера
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Электротехника
Объем:
151 листов
Год:
2022
Просмотров:
45
4870
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение
1. Обзор литературы 17
1.1 Виды кинематики SD-принтеров 17
1.2 Структура, управляющая пространственным положением сопла 23
1.3 Выбор механизма передачи 25
2. Разработка структурной и принципиальной схем системы управления и
контроля положения (автокалибровка) экструдера 5-ти координатного 36- принтера 28
2.1 Схема компоновки 5-ти координатным 3D-принтером 28
2.2 Калибровка стола 3D-принтера 29
2.2.1 Влияние зазора между соплом и столом 3D-принтера на качество печати 29
2.2.2 Калибровка вручную стола 3d принтера 31
2.2.3 Автокалибровки стола 3 d-принтера 33
2.3 Модернизация существующих решений калибровка стола 3D-принтера .. 34
2.4 Выбор элементов автокалибровка стола 3d принтера 5-ти координатного 36-принтера 35
2.4.1 Arduino Mega 2560 35
2.4.2 RAMPS 1.6 37
2.4.3 Выбор драйверов шаговых двигателей 38
2.4.4 Выбор концевых выключателей для Z-зонда и оси X, Yи Z 43
2.4.5 Выбор двигателей для автокалибровки стола 3d принтера 5-ти координатного 3d-принтера 46
2.5 Принципиальная схема системы автокалибровки стола 3D принтера 53
2.6 Программирование системы автокалибровки стола 3D-принтера в
прошивке Marlin 54
2.6.1 Настройка Z-зонда в прошивке Marlin 57
2.6.2 Настройка параметров автокалибровки стола в прошивке Marlin 57
3. Разработать конструкцию головки экструдера с автокалибровкой в
Solidworks 58
4. Финансовый менеджмент 63
4.1 Предпроектный анализ 63
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 63
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 64
4.1.3 SWOT - анализ 67
4.1.4 Цели и результаты проекта 68
4.2 Инициация проекта 70
4.2.1 Цели и результаты проекта 70
4.2.2 Организационная структура проекта 71
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом 72
4.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 72
4.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 74
4.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 75
4.3.4 Бюджет научного исследования 79
4.4 Оценка сравнительной эффективности исследования 86
4.5 Заключение 89
5. Социальная ответственность 90
5.1 Производственная безопасность 90
5.1.1 Анализ вредных производственных факторов и мероприятия по их
устранению 91
5.1.2 Анализ опасных производственных факторов и мероприятия по их
устранению 98
5.2 Экологическая безопасность 106
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 109
5.3.1 Чрезвычайная ситуация природного характера 109
5.3.2 Чрезвычайная ситуация техногенного характера 110
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 110
Заключение 112
Список использованных источников 114
Приложение А Literature review 116
Приложение Б Принципиальная схема 136
Приложение В Спецификация 137
Приложение Г Код программы 138
1. Обзор литературы 17
1.1 Виды кинематики SD-принтеров 17
1.2 Структура, управляющая пространственным положением сопла 23
1.3 Выбор механизма передачи 25
2. Разработка структурной и принципиальной схем системы управления и
контроля положения (автокалибровка) экструдера 5-ти координатного 36- принтера 28
2.1 Схема компоновки 5-ти координатным 3D-принтером 28
2.2 Калибровка стола 3D-принтера 29
2.2.1 Влияние зазора между соплом и столом 3D-принтера на качество печати 29
2.2.2 Калибровка вручную стола 3d принтера 31
2.2.3 Автокалибровки стола 3 d-принтера 33
2.3 Модернизация существующих решений калибровка стола 3D-принтера .. 34
2.4 Выбор элементов автокалибровка стола 3d принтера 5-ти координатного 36-принтера 35
2.4.1 Arduino Mega 2560 35
2.4.2 RAMPS 1.6 37
2.4.3 Выбор драйверов шаговых двигателей 38
2.4.4 Выбор концевых выключателей для Z-зонда и оси X, Yи Z 43
2.4.5 Выбор двигателей для автокалибровки стола 3d принтера 5-ти координатного 3d-принтера 46
2.5 Принципиальная схема системы автокалибровки стола 3D принтера 53
2.6 Программирование системы автокалибровки стола 3D-принтера в
прошивке Marlin 54
2.6.1 Настройка Z-зонда в прошивке Marlin 57
2.6.2 Настройка параметров автокалибровки стола в прошивке Marlin 57
3. Разработать конструкцию головки экструдера с автокалибровкой в
Solidworks 58
4. Финансовый менеджмент 63
4.1 Предпроектный анализ 63
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 63
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 64
4.1.3 SWOT - анализ 67
4.1.4 Цели и результаты проекта 68
4.2 Инициация проекта 70
4.2.1 Цели и результаты проекта 70
4.2.2 Организационная структура проекта 71
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом 72
4.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 72
4.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 74
4.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 75
4.3.4 Бюджет научного исследования 79
4.4 Оценка сравнительной эффективности исследования 86
4.5 Заключение 89
5. Социальная ответственность 90
5.1 Производственная безопасность 90
5.1.1 Анализ вредных производственных факторов и мероприятия по их
устранению 91
5.1.2 Анализ опасных производственных факторов и мероприятия по их
устранению 98
5.2 Экологическая безопасность 106
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 109
5.3.1 Чрезвычайная ситуация природного характера 109
5.3.2 Чрезвычайная ситуация техногенного характера 110
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 110
Заключение 112
Список использованных источников 114
Приложение А Literature review 116
Приложение Б Принципиальная схема 136
Приложение В Спецификация 137
Приложение Г Код программы 138
📖 Аннотация
В данной работе представлена разработка и исследование системы управления и контроля положения с функцией автокалибровки для экструдера пятикоординатного 3D-принтера. Актуальность исследования обусловлена растущими требованиями к точности и эффективности аддитивных технологий, в частности, необходимостью устранения поддерживающих структур при создании сложных геометрий, что достигается за счет многокоординатного позиционирования. Основные результаты включают проектирование принципиальной схемы системы управления, модернизацию прошивки Marlin для реализации автокалибровки рабочего стола, а также разработку конструкции экструдера в среде CAD. Выводы подтверждают технико-экономическую целесообразность выбранной кинематической схемы принтера для бытового и промышленного применения. Научная значимость заключается в усовершенствовании методов управления многокоординатными аддитивными системами, а практическая — в создании конкурентоспособного решения, снижающего материальные затраты и время постобработки изделий. Анализ литературы, включающий работы Song X. et al. по многонаправленной печати, Gao W. et al. о ротационных платформах и Keating S. по многофункциональным роботизированным системам, демонстрирует развитие концепций, на которых базируется данное исследование.
📖 Введение
3В-печать быстро стала одним из наиболее эффективных и распространенных инструментов для проектирования и создания сложных компонентов. Эта технология позволяет выполнять несколько итераций дизайна за день, тогда как в прошлом для завершения этих проектов могли потребоваться недели или месяцы. Технология 3Э-печати — это революционная технология производства, которая позволяет создавать очень сложные объекты слой за слоем, минуя традиционные этапы проектирования и производства для получения необходимой модели.
Кинематическая схема традиционных 36-принтеров в основном трехкоординатная. В этом случае, при печати «нависающих» конструктивных элементов требуется использовать так называемый материал поддержки или поддерживающую структуру для печати. После удаления поддерживающих структур на напечатанном изделии остаются следы и изделие нуждается в последующей механической или химической обработке, т.к. без нее качество полученного изделия будет неприемлемым. Однако, использование в кинематике принтера дополнительных координат позволяет регулировать угол наклона печатаемой детали или печатающей головки, добавить вращение детали, так чтобы нависающий конструктивный элемент можно было бы допечатать позже, после формирования основного тела детали. В этом случае отпадает необходимость использовать поддерживающие структуры для обеспечения формирования печатных деталей, получается экономия времени и расходных материалов. Притом, данная технология позволяет создавать более сложные детали, недоступные для классической технологии SD-печати.
Кроме того, для обычных SD-принтеров 80% проблем с печатью возникают из-за неровностей рабочего стола. От того, насколько ровно и прочно будет закреплен первый слой печати на рабочем столе, зависит успех всей печати. Поэтому калибровка SD-принтера является первоочередной операцией.
В данной работе проанализированы существующие решения, подобраны датчики положения, реализованные на множестве разных принципов, проведена оптимизация разрабатываемого оборудования по массогабаритным характеристикам.
Кинематическая схема традиционных 36-принтеров в основном трехкоординатная. В этом случае, при печати «нависающих» конструктивных элементов требуется использовать так называемый материал поддержки или поддерживающую структуру для печати. После удаления поддерживающих структур на напечатанном изделии остаются следы и изделие нуждается в последующей механической или химической обработке, т.к. без нее качество полученного изделия будет неприемлемым. Однако, использование в кинематике принтера дополнительных координат позволяет регулировать угол наклона печатаемой детали или печатающей головки, добавить вращение детали, так чтобы нависающий конструктивный элемент можно было бы допечатать позже, после формирования основного тела детали. В этом случае отпадает необходимость использовать поддерживающие структуры для обеспечения формирования печатных деталей, получается экономия времени и расходных материалов. Притом, данная технология позволяет создавать более сложные детали, недоступные для классической технологии SD-печати.
Кроме того, для обычных SD-принтеров 80% проблем с печатью возникают из-за неровностей рабочего стола. От того, насколько ровно и прочно будет закреплен первый слой печати на рабочем столе, зависит успех всей печати. Поэтому калибровка SD-принтера является первоочередной операцией.
В данной работе проанализированы существующие решения, подобраны датчики положения, реализованные на множестве разных принципов, проведена оптимизация разрабатываемого оборудования по массогабаритным характеристикам.
✅ Заключение
В ходе проделанной работы был осуществлен подбор электронных элементов с точки зрения массогабаритных характеристик. После выбора соответствующих компонентов было выполнено проектирование принципиальной схемы устройства.
В процессе проектирования системы автокалибровки рабочего стола 3D- принтера, был предложен вариант технического решения Z-зонда, внесены необходимые изменения в программное обеспечение “MARLIN”, модернизированное ПО было загружено в микроконтроллер и успешно использовано для управления работой механической части 3D-принтера.
Также, была спроектирован экструдер с автоматической калибровкой в САПР DS Solidworks.
На основании проведенного исследования можно сделать вывод, касающийся реализации разработки на рынке товаров, выбора сегмента рынка для реализации разработки.
Анализ потенциальных потребителей результатов разработки показал, что наиболее оптимальная сфера реализации представлена в сфере бытового потребления и производственной отрасли как в России, так и за рубежом.
На основании результатов сравнения конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения продемонстрировал обоснованность выбора описанной кинематики 5-ти координатного 3D-принтера во многом из-за наличия ряда преимуществ перед другими.
Величина суммы плановой себестоимости НИР оказался достаточно велика. С целью уменьшения суммы плановой себестоимости необходимо, если это возможно, произвести корректировку рабочего времени.
В процессе проектирования системы автокалибровки рабочего стола 3D- принтера, был предложен вариант технического решения Z-зонда, внесены необходимые изменения в программное обеспечение “MARLIN”, модернизированное ПО было загружено в микроконтроллер и успешно использовано для управления работой механической части 3D-принтера.
Также, была спроектирован экструдер с автоматической калибровкой в САПР DS Solidworks.
На основании проведенного исследования можно сделать вывод, касающийся реализации разработки на рынке товаров, выбора сегмента рынка для реализации разработки.
Анализ потенциальных потребителей результатов разработки показал, что наиболее оптимальная сфера реализации представлена в сфере бытового потребления и производственной отрасли как в России, так и за рубежом.
На основании результатов сравнения конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения продемонстрировал обоснованность выбора описанной кинематики 5-ти координатного 3D-принтера во многом из-за наличия ряда преимуществ перед другими.
Величина суммы плановой себестоимости НИР оказался достаточно велика. С целью уменьшения суммы плановой себестоимости необходимо, если это возможно, произвести корректировку рабочего времени.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.