熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling,FDM)的具体原理是将丝状的热熔性材料加热融化进行模型的逐层堆积,在众多3D打印工艺技术中商业化最为成功,市面上已有众多构型各异、功能定位各有特色的商业化FDM型3D打印机。本文以高定制性和低成本为目标,分析了现有的FDM型3D打印的相关机械结构和控制方案,开发了一款基于XYZ结构、ARM内核的STM32微控制器作为控制系统的新型FDM型3D打印机,具有良好的工程实践意义和经济价值。首先完成打印机的总体设计框架,XY平面运动机构采用同步带传动,Z轴采用滚珠丝杠传动,并且设计了一种双风扇加强散热的挤出喷嘴机构,相比于市场现有的3D打印单风扇散热喷嘴挤出机构,双风扇散热将更有利于打印件成型及设备散热。其次,依据3D打印控制要求,自行研发设计了3D打印机的控制系统,包括硬件电路和控制软件研发设计。包括主控芯片的选型、电源供电电路的设计、步进电机驱动电路设计、温度控制电路设计等,基于此电路完成PCB控制电路板开发。完成了主控程序开发、步进电机运动控制的梯形加减速算法、PID控制的温度控制程序开发。最后,针对本论文设计的3D打印机,测试了常见FDM打印材料的打印效果,讨论了PLA、ABS、PETG三种材料在不同热床温度下的打印时粘贴性能,不同打印温度、不同打印速度下的打印件的成型性能,通过测试试验得到具体的打印参数。然后,利用丝材挤出前后的体积恒等、质量不变的特点,讨论喷嘴温度、打印速度对挤出丝宽的控制工艺优化规律,得到PLA材料的最优化打印温度为190℃,打印速度为60mm/s,为进一步优化打印机设计提供了数据支持。目前该款高定制性低成本打印机作为浙江起迪科技有限公司的X-smart机型已经上市销售,具有很强的性价比优势,取得了很好的销量,广获用户好评,并入选“编辑精选”(Amazon’s Choice)。