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3D打印技术也叫快速成形技术的一种,是近年来制造业领域的技术性突破。如何提高打印的速度和精度是当前3D打印技术研究的主要问题,本文将重点从打印机机身结构设计,硬、软件控制系统的设计以及填充算法的优化上进行研究,设计一款三臂并联型Delta式结构的桌面级3D打印机,力求在成本合理、结构简单、功能完善的基础上尽量提高3D打印的效率和打印输出的精度。(1)本文阐述了 3D打印控制系统的总体构成,主要从机身结构、硬件控制系统、软件控制系统三个方面进行设计。结合目前几种常见的基于FDM技术原理的3D打印机,对其机身结构、稳定性、成型精度、成型效率等方面进行综合分析,最终确定以Delta并联机械结构作为本次设计的机身结构方案。(2)设计了 3D打印的硬件模块,控制系统选择STM32F103作为核心处理器,利用其高速的数据处理能力和芯片内部集成的丰富外设接口资源,然后以STM32控制器为核心完成步进电机细分驱动控制、温度PID控制等其他硬件模块的设计。根据3D打印控制原理,完成软件系统的开发,重点阐述了切片算法与译码过程,包括Gcode代码的生成过程、Gcode中的位置坐标计算、耗材挤出量(E)的计算、Gcode译码模块的算法设计。(3)为实现基于Delta并联结构的3D打印运动控制,以传统直角坐标控制算法为基础,对其底层固件算法进行改造,并对Gcode填充算法进行优化,实现了在不影响打印分辨率的同时提升了打印速度。最后对Delta结构进行运动简化分析,得出了 Delta机型打印头的调平校准方案。(4)通过对Delta结构3D打印样机进行实验测试,记录打印成型过程中遇到的问题,进行相关实验测试分析,优化相关数据参数。实践表明Delta并联结构3D打印机与串联结构3D打印机相比,在相同打印参数配置下,对于同一模型的打印速度可以提高20%,且曲面打印更平滑,打印精度可达0.1mm,具有运动平稳、高速、高精度、成本低、易于控制等优点。