Модернизация конструкции малогабаритного 3D-принтера

В работе предложен вариант модернизации конструкции малогабаритного 3D-принтера, на основе кинематики “Ultimaker Original”, а именно: предложена новая конструкция модуля перемещения и радиатора охлаждения. Исследованы технологические возможности модернизированного 3D-принтера и установлено, что он позволяет изготавливать заготовки и детали с габаритными размерами до 180х180х200 мм и точностью размеров, соответствующей IT12…14. В разделе “Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение” произведен SWAT-анализ, составлен график Ганта, рассчитаны затраты на реализацию проекта. В разделе “Социальная ответственность” рассмотрены вопросы экологичности и безопасности.

Оглавление ……………………………………………………………………………………………………. 8
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 10
1 Технологии 3D печати ……………………………………………………………………………. 11
1.1 Технология SLA ……………………………………………………………………………….. 12
1.2 Технология SLS ………………………………………………………………………………… 14
1.3 Технология LOM ………………………………………………………………………………. 16
1.4 Технология 3DP………………………………………………………………………………… 18
1.5 Технология FDM ………………………………………………………………………………. 19
Заключение по разделу …………………………………………………………………………… 22
2 Конструкторская часть …………………………………………………………………………… 23
2.1 Моделирование 3D-принтера с помощью КОМПАС 3D ……………………. 23
2.2 Модернизация 3D-принтера ……………………………………………………………… 27
2.2.1 Конструкторская документация для модернизированного модуля
перемещения и узла подачи 3D-принтера …………………………………………… 28
2.2.2 Написание управляющей программ для радиатора ……………………. 36
2.2.3 Изготовление деталей ………………………………………………………………. 37
2.2.4 Сборка механической части 3D-принтера …………………………………. 39
2.3 Монтаж электронной платы ……………………………………………………………… 41
Заключение по разделу ………………………………………………………………………….. 43
3 Исследовательная часть………………………………………………………………………….. 44
3.1 Печать экспериментальной детали ……………………………………………………. 44
3.2 Анализ статистических погрешностей обработки 3D-принтером……….. 49
3.2.1 Анализ точности для размера D8………………………………………………. 53
3.2.2 Анализ точности для размера по оси Z – 16……………………………….. 55
3.2.3 Анализ точности для размера по оси Y – 30 ………………………………. 56
3.2.4 Анализ точности для размера по оси X – 40 ………………………………. 58
3.2.5 Анализ точности для углового размера – 30° …………………………….. 59
3.3 Коррекция 3D-принтера ……………………………………………………………………. 60
3.4 Обработка результатов экспериментов ……………………………………………… 63
Заключение по разделу ………………………………………………………………………………… 67
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение…. 69
Введение ……………………………………………………………………………………………… 69
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения. .. 69
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений. …………………………… 69
4.1.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………………… 71
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………….. 74
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………. 74
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка
графика проведения. ……………………………………………………………………….. 75
4.3 Бюджет научно-технического исследования. …………………………………….. 78
4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования. 79
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования ……………………… 79
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………… 80
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ……………… 82
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …. 83
4.3.6 Накладные расходы. …………………………………………………………………. 83
4.3.7 Бюджетная стоимость НИР ………………………………………………………. 83
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………… 85
Выводы по разделу ………………………………………………………………………………… 88
5 Социальная ответственность ………………………………………………………………….. 91
Введение ……………………………………………………………………………………………… 91
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……. 92
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………….. 93
5.2.1 Анализ вредных факторов производственной среды …………………. 93
5.2.2 Анализ показателей микроклимата …………………………………………… 94
5.2.3 Анализ показателей шума ………………………………………………………… 95
5.2.4 Анализ уровня вибраций ………………………………………………………….. 95
5.2.5 Анализ освещенности рабочей зоны …………………………………………. 96
5.2.6 Анализ эмоциональных нагрузок ……………………………………………. 101
5.2.7 Анализ электробезопасности ………………………………………………….. 101
5.2.8 Повышенная температура материала ………………………………………. 102
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………… 102
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………… 103
Заключение по разделу социальной ответственности ……………………………. 106
Заключение………………………………………………………………………………………………… 108
Список использованных источников и литературы ……………………………………… 109
Приложение А……………………………………………………………………………………………..111

В данном разделе «Социальная ответственность» были рассмотрены
различные виды вредного воздействия на человека и окружающую среду, К
таким вредным воздействиям на организм человека относиться: вибрации, шум,
недостаток освещённости, эмоциональные нагрузки. В разделе приведены
способы уменьшения воздействия на организм человека вредных факторов, а
так же средства индивидуальной защиты для уменьшения воздействия этих
факторов.
Благодаря анализу безопасности, он анализирует различные вопросы
безопасности во время диплома и обеспечивает успех исследования диплома.
Практическая значимость заключается в повышении осведомленности о
безопасности и понимании знаний о безопасности, чтобы их можно было
использовать в случае внезапных и опасных ситуаций в будущем.
Заключение
В работе предложен вариант модернизации модуля перемещения и узла

подачи 3D-принтера на основе кинематики «Ultimaker Original». Данная

модернизация позволила исключить возникновение некоторых

распространенных проблем при печати, а именно:

 исключены ситуации, при которых пластик в отверстии радиатора

перегревается из-за плохого отвода тепла и чрезмерно высокой

температуры нагревательного элемента;

 повышено качество поверхности напечатанных деталей;

 увеличена долговечность блока подачи.
Технологические возможности модернизированного 3D-принтера

позволяют изготавливать детали с габаритными размерами до 180х180х200 мм

и точностью размеров, соответствующей IT12…14. Таким образом, данный

3D-принтер может успешно использоваться для производства заготовок и

некоторых деталей не имеющих высоких требований к точности размеров.

1. Слюсар, В. Фаббер-технологии. Новое средство трехмерного моделирования / В.
Слюсар // Электроника: Наука, технология, бизнес. – 2003. – № 5(47). – С.
54-61.
2. Иванов, К.М. Проектирование и изготовление заготовок деталей общего и
специального машиностроения : Учебное пособие / К. М. Иванов, П. П.
Серебреницкий. – Старый Оскол : ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2019.
– 320 с. – ISBN 9785941786367.
3. Скворцов В.Ф. Основы технологии машиностроения: учебное пособие / В.Ф.
Скворцов; Томский политехнический университет. – Томск: Издательство
Томского политехнического университета, 2012. – 352 с.
4. ДеденкоЛ.Г.Математическаяобработкаиоформлениерезультатов
эксперимента / Л.Г. Деденко, В.В. Керженцев – М., Издательство Московского
университета, 1977. 112с.
5. Арутюнова Д.В. Стратегический менеджмент Учебное пособие / Д.В.
Арутюнова – Таганрог, Издательство ТТИ ЮФУ, 2010. – 122 с.
6. КриницынаЗ.В.финансовыйменеджмент,ресурсоэффективностьи
ресурсосбережение: учебно-методическое пособие / З.В. Криницын, И.Г.
Видяев,; Томский политехнический университет. – Томск: Издательство
Томского политехнического университета, 2014. – 73 с.
7. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды
(техносферная безопасность) : учебник для академического бакалавриата / С.В.
Белов. – 5-е изд., перераб. и доп.. – Москва: Юрайт ИД Юрайт, 2015. – 703 с.
8. ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие
эргономические требования.
9. ГОСТ 12.2.033-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие
эргономические требования.
10. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от
09.03.2021)
11. ГОСТ 12.0.003-2015 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация.
12. СанПиН 1.2.3685-21 Гигиенические нормативы и требования к обеспечению
безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания.
13. ГОСТ Р 22.3.03-94. Безопасность в ЧС. Защита населения. Основные
положения.。
14. V. Ivanov, Yu. Kotov, O. Samatovуе et al. Synthesis and Dynamic Compaction of
Ceramic Nanopowders by Techniques Based on Electric Pulsed Power. –
Nanostructured Materials, 1995, v. 6, № 4–6, p.287–290.