模塊9熔融堆積3D打印機9.1FDM3D打印機系統(tǒng)的組成學習導覽圖01模塊9熔融堆積3D打印機FDM3D打印機系統(tǒng)的組成020304FDM3D打印機制作FDM3D打印機常用操作FDM3D打印機常用故障排除本節(jié)知識點FDM3D打印機機械系統(tǒng)1FDM3D打印機控制系統(tǒng)2FDM3D打印機軟件系統(tǒng)3點評課程導入思考：

說說FDM3D打印機系統(tǒng)的組成。觀看

視頻：課程學習9.1FDM3D打印機系統(tǒng)的組成FDM的系統(tǒng)框架圖9.1.1機械系統(tǒng)FDM機械系統(tǒng)的組成框架FDM3D打印機外觀圖

三軸運動系統(tǒng)X-Y-Z

運動是3D打印機進行三維制件的基本條件。X-Y

軸組成平面掃描運動框架，由伺服電機驅動控制噴頭的掃描運動；Z

軸由伺服電機驅動控制工作臺做垂直于X-Y

平面的運動。掃描機構具有良好的隨動性幾乎不受載荷，但運動速度較高，具有運動的慣性。Z

軸應具備一定的承載能力和運動平穩(wěn)性。因此，在系統(tǒng)中，X

軸機構選用導軌---同步齒形帶；Y軸機構選用光桿---同步齒形帶；Z

軸機構選用扭矩力較大的伺服電機驅動裝置桿。。FDM3D打印機三軸運動系統(tǒng)圖噴頭系統(tǒng)噴頭：在工作缸內(nèi)噴射成型時的粘接劑，粘接不同層之間的粉料，是三維打印快速成型的關鍵部件。

在兩個步進電機的帶動下通過同步帶傳動可以實現(xiàn)高溫噴頭沿著直線光軸做X-Y方向的聯(lián)動，工作臺（熱床）在一個步進電機的驅動下，通過絲桿傳動將電機軸的旋轉運動轉換成整個工作臺支架沿著直線光軸在Z方向上的直線運動。送絲裝置采用齒形擠出機構，將絲狀耗材擠入加熱塊，熔融后經(jīng)過高精度的黃銅噴嘴噴涂在工作臺面上。9.1.2控制系統(tǒng)位置控制系統(tǒng)模塊溫度控制系統(tǒng)模塊送絲控制系統(tǒng)模塊位置控制系統(tǒng)模塊

是FDM控制系統(tǒng)的重要組成部分，一般由電機、驅動電路、位移檢測裝置、機械傳動裝置和執(zhí)行部件等部分構成。該控制系統(tǒng)的作用是：接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送的位移大小、位移方向、速度和加速度指令信號，由驅動電路做一定的轉換與放大后，經(jīng)電機和機械傳動裝置，驅動設備上的工作臺、主軸等部件實現(xiàn)打印工作。根據(jù)FDM成型原理和精度要求，位置控制系統(tǒng)必須滿足調速范圍廣、位移精度高、穩(wěn)定性好、動態(tài)響應快、反向死區(qū)小、能頻繁啟停和正反運動的要求。送絲控制系統(tǒng)模塊

送絲機構必須要提供足夠大的驅動力，以克服高粘度熔融絲材通過噴嘴的流動阻力，而且要求送絲平穩(wěn)可靠，因而選用大功率直流電機作為驅動裝置。送絲速度需要根據(jù)工藝要求進行調節(jié)，與填充速度相匹配，因此送絲控制系統(tǒng)必須能實時的對直流電機進行調節(jié)。溫度控制系統(tǒng)模塊

FDM設備對溫度的要求非常嚴格，需要控制三個溫度參數(shù)，分別是噴頭溫度、工作臺溫度和成型室溫度。成形材料的堆積性能、粘結性能、絲材流量和擠出絲寬度都與噴頭溫度有直接關系。工作臺溫度和成型室溫度會影響成型件的熱應力大小，溫度太低，從噴頭擠出的絲材急劇變冷會使得成型件熱應力增加，這樣容易引起零件翹曲變形；溫度過高，成型件熱應力會減小，但零件表面容易起皺。因此，工作臺溫度和成型室溫度必須控制在一定的范圍內(nèi)。開源主板Melzi的設計圖七大模塊三大部分9.1.3軟件系統(tǒng)知識拓展FDM3D打印機的應用&

課堂作業(yè)搜集目前市場上各種型號的FDM3D打印機，了解其特點和價格。1.13D打印的產(chǎn)生與發(fā)展

模塊9熔融堆積（FDM）3D打印機9.2FDM3D打印機制作本節(jié)知識點FDM3D打印機機械部分制作1FDM3D打印機控制電路部分制作2FDM3D打印機安裝驅動并打印測試3點評課程導入思考：

說說你對FDM3D打印機的組裝過程有何疑惑？觀看

視頻：課程學習9.2FDM3D打印機制作

123機械部分制作控制電路部分制作安裝驅動并打印測試9.2.1機械部分制作

序號名稱數(shù)量材料備注1立柱2鋁型材2鏡像立柱2鋁型材3橫梁7鋁型材4縱梁8鋁型材5M5T型螺母6020系列6直角件20系列30鋁材7標準型彈性墊圈18M68內(nèi)六角平圓頭螺釘18M6X259內(nèi)六角平圓頭螺釘60M5X10（配平墊和墊圈）整體框架材料表開式3D打印機按表中材料組裝即可完成框架的制作。立柱、橫梁的尺寸是由打印尺寸決定的，比如框架尺寸600mm×450mm×450mm可以打印最大尺寸300mm×300mm×260mm的模型。組裝整體框架1按表中材料組裝即可完成X軸組件的制作。X軸組件當中包含的X軸電機部件、打印頭部件和X軸從動輪部件X軸組件2序號名稱數(shù)量材料備注1打印頭部件1表9-42X軸從動輪部件1表9-53X軸電機部件1表9-34打印頭罩殼1塑料件ABS打印5打印頭固定架1鋁件可ABS打印6X軸皮帶連接板1鋁件可ABS打印7XY軸同步帶連接扣3鋁件可ABS打印8X軸導軌支架1角鋁9X軸皮帶12GT10送絲從動輪1凹槽軸承4×13×411風扇25×25×10124V0.12A12微動開關1KW12-113E軸步進電機_齒輪軸135電機及齒輪軸X軸組件材料表14X軸導軌副1直線導軌及滑塊15防松螺母1M516六角螺母2M317內(nèi)六角圓柱頭螺釘3M3X10（配彈墊和墊片）18內(nèi)六角圓柱頭螺釘9M3×619內(nèi)六角圓柱頭螺釘4M3×820十字槽沉頭螺釘4M3×621十字槽沉頭螺釘2M3×1022十字槽盤頭自攻螺釘1ST2.9×1623十字槽盤頭螺釘2M2×1024十字槽盤頭螺釘2M3×2025十字槽盤頭螺釘1M3×1226十字槽盤頭螺釘3M3×8序號名稱數(shù)量材料備注1X42步進電機12XY同步帶輪1

鋁件3X軸電機座1鋁件4拖鏈安裝架1鋁件可ABS打印5弧形線夾1外購件6十字槽沉頭螺釘4M3X67十字槽沉頭螺釘1M3X108內(nèi)六角平端緊定螺釘2M4X59內(nèi)六角圓柱頭螺釘2M3X6X軸電機部件材料表序號名稱數(shù)量材料備注1齒輪壓配145號鋼2軸145號鋼3齒輪安裝座1鋁件可ABS打印4阻熱管1PEEK5壓板1鋁件可PLA打印6加熱噴嘴1

黃銅7加熱電阻112V50W8熱敏電阻1100kΩ9法蘭軸承23×7×2.510超薄墊圈23×5×0.311四氟乙烯管12×4×17.212十字槽盤頭螺釘2M3×513內(nèi)六角平端緊定螺釘3M4×514十字槽盤頭螺釘1M2×10序號名稱數(shù)量材料備注1XY從動輪1

鋁件2深溝球軸承25×8×2.53從動輪擋套2

鋁件可ABS打印4內(nèi)六角圓柱頭螺釘1M5×25X軸從動輪部件材料表按表中材料組裝即可完成Y軸組件的制作Y軸組件3Y軸組件圖序號名稱數(shù)量材料備注1Y軸傳動輪3鋁件2Y軸導軌固定座2鋁件可ABS打印3Y軸傳動擋套2鋁件可ABS打印4Y軸傳動軸145號鋼5M4T型螺母420系列6Y軸環(huán)形同步帶160MXL寬67深溝球軸承28×6×158內(nèi)六角圓柱頭螺釘4M4×15（配彈墊和平墊）9內(nèi)六角平端緊定螺釘6M4X4Y軸組件材料表按表中材料組裝即可完成Y軸組件的制作Z軸組件4Z軸組件圖序號名稱數(shù)量材料備注1Z軸橡膠墊1

橡膠2斷絲檢測微動開關架1鋁件可PLA打印3打印平臺支撐1

鋁件4Z軸導軌連接座（上）1

鋁件可ABS打印5Z軸導軌連接座（下）1

鋁件可ABS打印6法蘭直線軸承2內(nèi)徑10長度557微動開關1KW118R型線卡1內(nèi)徑6.49平行切縫聯(lián)軸器1D6.35-8，長30外徑2510M5T型螺母620系列11導絲管14-6-15，聚四氟乙烯12Z57步進電機113Z軸導柱245號鋼14滾珠絲杠螺母副115內(nèi)六角圓柱頭螺釘2M3×8（配彈墊和墊片）16十字槽盤頭螺釘2M2×1017內(nèi)六角圓柱頭螺釘4M4×2018六角螺母12M419標準型彈性墊圈12M420平墊圈12M421內(nèi)六角圓柱頭螺釘8M4×1222內(nèi)六角圓柱頭螺釘2M5×12（配平墊和墊圈）23內(nèi)六角圓柱頭螺釘4M5×18（配平墊和墊圈）24滾花薄螺母1M425滾花高頭螺釘1M4×2526內(nèi)六角平端緊定螺釘4M4×5完成主體框架、X軸、Y軸、Z軸部件安裝后，再把以臺面部件、顯示屏部件、主板安裝部件、絲盤安裝部件和底板部件等安裝上就可以完成一臺開式3D打印機機械結構的制作其他部件5其他部件及開式3D打印機整機圖9.2.2控制電路部分制作

1.電子部件開源主板主要部件：（1）處理器；（2）全部螺絲擰緊式接插件（無需焊接）；（3）TF插槽，用于讀取G代碼；（4）MiniUSB接口；（5）4組步進電機驅動；（6）3組MOSFET用于驅動擠出頭、熱床和風扇。DIY3D打印機主板實體圖

2.電路連接9.2.3安裝驅動并打印測試

Windows操作系統(tǒng)安裝過程：（1）打開計算機的“設備管理器”；（2）找到未識別的帶“？”號的FT232設備，右擊選擇更新驅動程序。選擇“瀏覽計算機以查找驅動程序軟件”。（3）點擊瀏覽，選擇驅動程序所在的文件夾（如果完全是開源的可以相應的開源網(wǎng)站下載免費的驅動程序）。（4）點擊下一步，開始安裝。安裝完成后會有提示。如果設備管理器中還有帶“？”號的USBSerialPort設備，用同樣的方法安裝驅動。直到出現(xiàn)正確安裝的USBSerialPort設備，并記住COM端口號。（5）啟動控制軟件，并通過剛剛獲得端口號連接啟動打印機。燒錄固件步驟：（1）下載并安裝Arduino程序，此過程十分簡單，就不做說明了；（2）打開Arduino，點擊File→Open,打開固件的工程文件；（3）選擇控制板類型。Arduino中選擇控制板類型（4）選擇串口，Windows系統(tǒng)下選擇前面設備管理器中USBSerialPort對應的串口號。Arduino中選擇串口號（5）點擊驗證，驗證結束后點擊上傳，成功后出現(xiàn)上傳成功。Arduino長傳成功界面知識拓展國內(nèi)成型尺寸最大的雙噴頭FDM3D打印機FANTASYPro

2015年1月29日，中國3D打印行業(yè)新秀易立創(chuàng)公司（EcubMaker）全球發(fā)布其第二代3D打印機新品—FANTASYPro專業(yè)桌面級3D打印機。作為一款主要服務于專業(yè)用戶和企業(yè)的FDM技術的3D打印機，F(xiàn)ANTASYPro除了傳承了易立創(chuàng)桌面機經(jīng)典款——Fantasy的高品質，還將打印底板面積增加到300×200mm，穩(wěn)定成型空間達到260*180*200mm,可支持ABS,PLA，PETG,HIPS,PLAD,PLAS等多種材料的完美打印，最小分層達到0.05mm，打印精度提高了30%。成型空間提高了70%。

FANTASYPro是目前成型空間最大的雙噴頭FDM桌面級3D打印機。該機型產(chǎn)品外觀由德國專業(yè)工業(yè)設計公司進行設計，強化了機身結構，整體采用鋁制外殼全封閉腔體設計，并在噴頭結構、加熱底板、整體機械強度方面都做了全新的提升。&

課堂作業(yè)實訓準備FDM

3D打印機的組裝及打印運行實訓1.13D打印的產(chǎn)生與發(fā)展

模塊9熔融堆積（FDM）3D打印機9.3FDM3D打印機常用操作本節(jié)知識點FDM3D打印機打印絲的安裝與更換1FDM3D打印機打印平臺調平2FDM3D打印機噴嘴堵死清理3點評課程導入思考：

說說FDM3D打印機的常見操作有哪些？觀看

視頻：課程學習9.3FDM3D打印機常用操作

010203打印絲的安裝與更換打印平臺調節(jié)噴頭更換、清理1.打印絲的安裝與更換一般新的機器會有一段絲在導絲管內(nèi)，最好的辦法是首先將Z軸下降50～80mm，然后加熱噴嘴到設定的溫度（例:PLA180～200℃，ABS210～240℃）然后進絲，大概進去50～80mm。再點擊退出絲指令將噴頭里面存留的絲吐出來，（注意不要用力塞、拔以免造成卡絲）當里面的存留的絲出來后再重新將新絲進入，直至擠出頭均勻吐出新的熔融絲料，換絲完畢。注意：操作都是在加熱情況下進行。

不加熱容易損壞噴頭。2.如何把打印平臺調平

首先將機器連接電腦打印軟件，將X、Y、Z三軸歸位后，再將噴嘴分別移至平臺四個角，大概距離打印平臺邊緣2cm處，對平臺進行調整，保證在四個位置噴嘴與平臺的間距都為0.1mm左右，也就是一張紙厚度。調整好后，再將噴嘴沿X、Y方向移動看噴嘴距離平臺效果。3.若噴嘴安全堵死如何清理

首先加熱到工作溫度，然后把peek管和銅塊分開，然后用細鋼絲進行疏通和清理。但是要小心不要燙到手、不要夾斷熱敏電阻的引線。2.使用目的：膠水本身是為了防止翹邊，首先機器要做到以下幾點

第一，調平：調平直接關系到機器打印的好壞

第二，溫度：合適的溫度能夠幫助材料更好的成型

第三，底部粘度，叫上膠水可以防止翹邊知識拓展FDM3D打印機其他操作膠水使用1.使用方法：打印開始前在托盤的打印區(qū)域涂一層，用來固定打印物體的位置并方便分離。★有的使用貼紙★膠水可以使用，也可以不使用&

課堂作業(yè)實訓準備FDM型3D打印機常用操作實訓課后學習騰訊課堂《FDM桌面級3D打印機HORI操作指南》1.13D打印的產(chǎn)生與發(fā)展

模塊9熔融堆積（FDM）3D打印機9.4FDM3D打印機常用故障排除本節(jié)知識點FDM3D打印機常用故障排除1FDM3D打印機必備小常識2點評課程導入思考：

說說FDM3D打印機的常見故障有哪些？怎么處理？觀看

視頻：課程學習9.4FDM3D打印機常用故障排除

A熔融絲無法粘附在底板上，或一邊粘附一邊不粘附故障B無法吐絲怎么辦故障C打印尖頂模型收尾時模型的頂端有結團、拉絲現(xiàn)象故障D打印過程中出現(xiàn)丟步現(xiàn)象故障E溫度無法上升到設定值。故障F打印模型時產(chǎn)生很有規(guī)律的水波紋路故障

熔融絲無法粘附在底板上，或一邊粘附一邊不粘附

A故障

①噴嘴與打印臺面不平行。解決方法：將平臺調平。②Z軸零位過高（打印頭和底板間距過大）。解決方法：Z軸復零位，測量噴嘴與臺面距離；若間距過大，可降低Z軸限位開關高度至合適高度，試打印，觀察首層粘附情況，如仍未粘附則重復上述步驟再微調一次；如試打印時打印頭噴嘴刻劃臺面，則為調節(jié)過量，應適量反向調節(jié)。

③Z軸零點定位誤差。解決方法：打印前將臺面原點清理干凈；預熱完成后再開始打印（保證噴嘴上無固態(tài)殘料）。

無法吐絲怎么辦

B故障①擠出頭溫度不夠。PLA材料成型溫度為180℃~210℃，ABS材料成型溫度為210℃~240℃。解決方法：檢查切片設定溫度是否低于最低打印溫度，如低于則修改切片參數(shù)重新生成G-CODE；檢查打印頭是否正常加熱，如有異常則需檢修。②送料輪間隙過大或過小，導致摩擦力過小或阻力過大，電機無法驅動打印絲。解決方法：手動將絲推入約20mm，然后順時針旋轉送絲調節(jié)螺釘1/4圈，減小送絲齒輪與沖動齒輪間隙；驅動E軸電機檢驗送絲力度。③擠出頭噴嘴被雜物堵塞。解決方法：首先預熱，到達預設溫度后，手動退絲，然后用細鋼絲穿過噴嘴，并來回抽動，直至將雜質從噴嘴中清理干凈。④噴嘴和打印臺面距離過小，導致堵絲。解決方法：按Z軸過高的解決辦法反向調節(jié)。

打印尖頂模型收尾時模型的頂端有結團、拉絲現(xiàn)象

C故障

①打印速度過快，靠近尖頂時來不及冷卻導致結團、拉絲。解決方法：在打印靠近尖頂?shù)臅r候降低打印速度。②打印溫度過高，靠近尖頂時來不及冷卻導致結團、拉絲。解決方法：在不影響吐絲和打印效果的前提下適當降低切片溫度5～10度，可改善結團、拉絲現(xiàn)象。

打印過程中出現(xiàn)丟步現(xiàn)象。

D故障①打印速度過快。解決辦法：適當減低X、Y電機速度。②電機電流過大或者過小。解決辦法：調節(jié)電流大小。③皮帶過松或太緊。解決辦法：調節(jié)皮帶松緊至合適。

溫度無法上升到設定值。

E故障可能原因：加熱棒、加熱電阻的引線，跟延長線之間的壓接套，接觸不良。解決辦法：檢測并確保連接點接觸良好，或者更換一個加熱棒進行嘗試。

打印模型時產(chǎn)生很有規(guī)律的水波紋路

F故障可能原因：Z軸絲桿不直解決辦法：想辦法把絲桿折直（難），或是更換質量合格的絲桿。知識拓展FDM3D打印機其他操作

模型粘不到工作臺

11.噴嘴離工作臺距離太遠，調整工作臺和噴嘴距離，使其距離剛好可以通過一張名片。

2.工作臺溫度太高或者太低。ABS打印工作臺溫度應該在110℃左右，PLA打印工作臺溫度應該穩(wěn)定在55℃左右。

3.打印耗材問題，換家耗材供應商耗材適應。

4.打印ABS一般在工作臺貼上高溫膠帶，打印PLA一般在工作臺上貼上美紋紙幫助粘合。

噴嘴不出絲

21.檢查送絲器。加溫進絲，如果是外置齒輪結構送絲觀察齒輪轉動否，內(nèi)置步進電機送絲觀察進絲時電機是否微微震動并發(fā)出工作響聲，如果無，檢查送絲器及其主板的接線是否完整。不完整及時維修。

2.查看溫度。ABS打印噴嘴溫度在210℃-230℃之間，PLA打印噴嘴溫度在195℃-220℃之間。

3.查看噴嘴是否堵頭。噴嘴溫度加熱，ABS加熱到230℃，PLA加熱到220℃，絲上好后用手稍微用力推動看噴嘴是否出絲，如果出絲，則噴嘴沒有堵頭，如果不出絲，則拆下噴嘴清理噴嘴內(nèi)積削或者更換噴嘴。

4.工作臺是否離噴嘴較近。如果工作臺離噴嘴較近則工作臺擠壓噴嘴不能出絲。調整噴嘴工作臺之間距離，距離為剛好放下一張名片為合適。

打印模型錯位

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1.切片模型錯誤?，F(xiàn)在用的最常見的軟件是Cura、Repetier這兩種。大多都是開源的，所以說軟件的穩(wěn)定性專業(yè)性我們不能保證，還有每個設計模型圖出來不一定就是完美適合軟件，所以打印錯位首先模型圖不換，把模型圖重新切片，模型移動個位置也好，讓軟件重新生成GCode打印。

2.模型圖紙問題。出現(xiàn)錯位換切片后模型還是一直錯位，換以前打印成功的模型圖實驗，如果無誤，重新作圖紙。

3.打印中途噴嘴被強行阻止路徑。首先打印過程中不能用手觸碰正在移動的噴嘴。其次如果模型圖打印最上層有積削瘤，則下次打印將會重復增大積削，一定程度堅硬的積削瘤會阻擋噴嘴正常移動，使電機丟步導致錯位。

打印模型錯位

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4.電壓不穩(wěn)定。打印錯位時觀察是否為大功率電器比如空調啊下班了一部分電器的電閘一起關閉時打印錯位了，如果有，打印電源加上穩(wěn)壓設備。如果沒有，觀察打印錯位是否每次噴嘴走到同一點出現(xiàn)行程受阻，噴嘴卡位后出現(xiàn)錯位，一般是X、Y、Z軸電壓不均，調整主板上X、Y、Z軸電流使其通過三軸電流基本均勻。

5.主板問題。上述問題都解決不了錯位，而且出現(xiàn)最多的是打印任何模型都同一高度錯位，更換主板。

。

打印精度和理論有較大差距

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1.打印出模型外表面有積削瘤。

(1)噴嘴溫度過高，耗材熔化過快導致流動積削溢出打印外層。

(2)耗材流量太大，切片軟件都有