三角洲型二进一出混色3D打印机的设计

马瑞涛，代丹丹，陈 辉，吴瑞玉，陈嘉民

(新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐 830023)

0 引言

工业制造水平可以体现一个国家的综合实力，3D打印这种新技术的出现也推动了工业制造领域的发展[1]。三角洲型混色3D打印机的机械原理和电控设计相似于普通Delta 3D打印机，通过Arduino mega2560单片机的计算得出运动轨迹从而控制挤出头机构，但市面上的3D打印机价格不够经济实惠，耗材颜色单一，无法满足3D打印技术使用者新的需求，廉价亲民的3D打印机的设计制造出现瓶颈[2]。

本研究是在现有的单色3D打印机的基础上进行改进，以期达到混色打印的目的。

1 三角洲型二进一出混色3D打印机总体设计

1.1 运动控制部分单片机硬件系统设计

1.1.1 硬件设备的选择

(1) 单片机主板的选取。笔者认为低成本的三角洲型二进一出混色3D打印机的设计制造更加符合商业规律，从而单片机选择了开源平台，型号为Arduino mega2560，如图1所示。这是一款搭载了ATmega2560芯片的Arduino主板，它的固件采用Marlin，将控制程序通过串口通信的方式烧录到Arduino mega2560主板上，是具有较好兼容性的开源单片机，经常用于Delta型3D打印机和Prusa型3D打印机控制系统中，其功能较为强大。

图1 Arduino mega2560步进电机驱动芯片 图2 HR-A4988型

(2) 42步进电机驱动芯片的选取。在筛选比较后，采用HR-A4988型步进电机驱动芯片，如图2所示。这是一种价格低廉的驱动芯片，能满足42步进电机驱动控制的要求，广泛应用于激光雕刻机、3D打印机、3D扫描仪、二维绘图仪的步进电机驱动控制。

1.1.2 硬件连接

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台[3]，它也是一款具有自己IDE编程环境的单片机，可以在Windows操作系统上运行，在机械臂、智能车辆、智能家居、无人机、3D打印领域都有广泛的应用。……