[发明专利]一种3D打印机的控制系统

说明书

本发明公开了一种3D打印机的控制系统，包括热床加热模块、外设装置、3D打印机控制器、3D打印头温度控制模块、零位传感器模块、电机控制模块；所述的3D打印机控制器包括Mega2560控制模块、A4988驱动模块、定时/中断模块，所述的Mega2560控制模块作为一种基于嵌入式平台3D打印机的控制系统的主控模块；所述的A4988驱动模块，用于驱动4个步进电机以达到控制3D打印机喷头的目的；所述的3D打印机控制器，左端分别与热床加热模块、外设装置相连，实现3D打印头的熔化金属材料及人机交互式的对话；右端分别与3D打印头温度控制模块、零位传感器模块、电机控制模块相连，实现3D打印机的远程喷墨打印控制。本控制系统采用开源的结构设计，具有成本低、精度高、控制效果好的优点。

技术领域

本发明属于机械工程、计算机控制、CAD、传感技术、嵌入式技术、检测技术、激光材料技术的领域，具体涉及3D打印机的控制系统，更具体的说，涉及一种3D打印机的控制系统。

背景技术

3D打印技术是机械工程、计算机控制、CAD、数控技术、激光材料技术，是目前较为先进的激光快速成形技术。3D打印技术也是一种典型的高新技术。

快速成形技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法（部分去除大于工件的毛坯上的材料来得到工件），而采用全新的“增长”堆积法（用一层层的小毛坯逐步叠加成大工件，将复杂的三维加工分解成简单的二维加工的组合），因此，它不必采用传统的加工机床和工模具，只需传统加工方法的10％～30％的工时和20％～35％的成本，就能直接制造出产品样品或模具。由于快速成形具有上述突出的优势，所以近年来发展迅速，已成为现代先进制造技术中的一项支柱技术，是实现并行工程CE（Concurrent Engineering）必不可少的手段。

传统模式的制造业进行的是一种高成本、低产量、周期长的生产模式，导致产品的零售价格，而工资的增长比率比物价上涨的幅度低，而且批量生产模式难以满足日益个性化的用户需求，需求导向的社会化生产将更具优势。从新经济角度，3D打印的“制造+服务”模式会改变人类现有的生活方式。在新经济的发展过程中，通过持续的科技创新和劳动力水平提升，面向人们基本生存需要的农业和制造业的占比日益降低，以满足人类更高层次需求为目的的服务业愈发重要。随着生产力水平的提升，人们开始在集约生产带来的同质化消费之上追求更高层次的个性化、定制化服务。新媒体、社交网络满足了人类在精神层面的个性化需求，而3D打印正是实现物质个性化的最佳解决方案。

3D打印技术俗称为快速成形技术，又称快速原型制造(Rapid PrototypingManufacturing，简称RPM)技术，它是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。3D打印（3Dprinting）是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是：应用计算机软件，设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备（俗称“3D打印机”），用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层“打印”出产品。3D打印是“增材制造”（AdditiveManufacturing）的主要实现形式。

3D打印技术的优点：

（1）、无需模具就能成型，也不需要机械加工，就能直接从设计好的计算机图形数据中生成任何形状的物体。而传统的制造业最核心的一个环节就是要造模，很多高端产品能够设计出来，最大的困难是生产不出来成品，原因就出在造模环节，且耗时很长。而3D打印机则跨越了造模这个环节。

（2）、3D打印，即增量制造，也称作快速成型技术，是基于材料累加原理的快速成型操作过程，将计算机中的三维模型通过向物品分层添加材料来创造出实物的一种叠层制造技术，具有不受零件复杂程度限制、完全数字化控制等特点；而传统的制造业是减量制造，先做一个大的框架，然后根据需要减去不需要的部分。所以3D打印可以节约90%左右的材料。