CN108202472A - 配动量平衡组件的fdm成型法及其3d打印机 - Google Patents

Abstract

配动量平衡组件的FDM成型法及其3D打印机，属于机械技术。在丝杠传输运动系统中加装同步动量平衡组件，被同一电机所驱动的丝杠都被分为顺时针螺旋段及逆时针螺旋段，分别约束2个正交滑块永远是同步比例运动，运动矢量的方向相反，其速度、位移及加速度的数值比例恒定；或配选时动量平衡组件方法，含有独立的驱动电机、机械驱动系统及支撑部件来支撑及驱动平面运动的滑块来抵偿挤出机总成的惯性力，选时指的是惯性力作用效应时间窗口的选择，加速度较小的时候，由于对机体的震动不大，可以忽略而不用去平衡它，上述2种方法都可以有效的消除机器的振动。

Description

配动量平衡组件的FDM成型法及其3D打印机

[技术领域]

本发明属于机械技术领域，确切的讲是一种改善重型FDM-3D打印机在保持高速层积成型状态下，机械系统能缓冲较大的加速度及加加速度的惯性冲击变形的方法及构造。

[背景技术]

熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)快速成型工艺是将各种丝材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加热熔化进而逐层堆积成型方法，简称FDM。大部分FDM快速成型技术可采用的成型材料很多，如改性后的石蜡、(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)、尼龙、橡胶等热塑性材料，以及多相混合材料，如金属粉末、陶瓷粉末、短纤维等与热塑性材料的混合物。其中PLA(聚乳酸)具有较低的收缩率，打印模型更容易塑形，以及可生物降解等优点。

FDM-3D打印机基本构造与运行原理表述为：

主要包括送料机构，运载挤出机总成的2维或3维(水平X轴Y轴运动及垂直Z轴驱动)运动的机械装置，或挤出机总成的(Z轴方向)垂直方向保持静止，由Z轴方向的运动由一个独立的载物平台的升降完成；还有保持上述运动构建的结构壳体等；还有支持机械系统运动的电子控制系统等。

工作情况如下：在电子系统的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，挤出机总成作X-Y平面运动，载物工作台调整高度，打印开始时工作台平面位于热熔喷头喷口位置，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.2—8mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面及轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。打印过程中，打印头在平面上的位移以及配合打印平台上下位移会形成一个三维空间，打印头和打印平台根据生成的路径进行打印，打印头完成一个平面上的打印任务后，打印平台自动下降一层，打印头继续打印，循环往复直至成品的完成。

或者不使用Z轴电机驱动打印物件平台升降，打印物件平台保持Z轴方向静止，使用Z轴电机驱动挤出机总成上下移动；或者利用3根垂直丝杠驱动3个垂直移动的滑块，3个滑块都与挤出机总成进行铰轴链接，通过算法(3个滑块的Z轴方向的位置坐标来决定挤出机总成的3维空间位置)而同样达到三维位移寻址的目的。

打印头温度较高，根据材料的不同以及模型设计温度的不同，打印头的温度相对也不同。为了防止打印物体翘边等问题的出现打印平台一般为加热，打印平台上一般覆盖粘贴纸以便于打印成品的剥离。

其结构细节阐述为：

挤出机总成是FDM快速成型技术的核心的部件，大多数采用加热棒对铝块进行间接加热法,将塑料丝通过挤出机总成的入口端挤入，再通过喉管导向，到达铝块加热部位，经过熔化，进入喷嘴区域，最后由挤出孔挤出,融化后的塑料丝在后续进丝的(活塞)压力的作用下从喷嘴挤出。挤出机总成中的喉管由不锈钢制造，是为了降低其导热性能，不锈钢喉管有些内部还衬有铁氟龙，由于挤出机总成长期加热打印致使吼管内部温度升高，导致管内料也处在熔融状态，当停止打印冷却后，材料就黏结在管内，下次重新开机打印时，管内黏着料不能马上融化，使喉管出现堵料现象，喉管内部衬铁氟龙，使喉管内料都不会熔融黏着，能大大改善堵头问题。同时作者在挤出机总成外加散热片和风扇，主要也是为了降低喉管上部的温度，防止堵头问题，也可以为挤出机总成散热。加热熔化后的塑料丝由喷嘴挤到打印台上，如果为了减少塑料因温度骤减而发生翘边和收缩等不良现象，作者可以将打印台做成加热床，床内有热敏电阻与电路板相连，来控制加热床的温度，为了节约制作成本，作者就不使用加热床了；挤出机总成的所有构件：喉管、加热铝体、加热棒及温度传感器等部件。

单挤头相比较，双挤头采用两个挤出机总成并列排列，并将相对位置固定，由于有两个喷头，双挤头的打印速度更快，打印效率也更高，双挤头安装在滑块上，由滑块与导轨连接，由于其质量更大，运行时产生的惯性更大，对导轨的刚度要求也更高，这样会降低打印的精度。位于挤出机总成最下端喷头的喷嘴直径有四种类型：0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，市场上应用最广的是0.4mm的喷嘴，当然根据实际需要可以购买不同直径的喷嘴，这里值得提出注意的是，选定好喷嘴直径后，也要在打印时软件中设置好相应的参数，如切片软件中的打印层高、打印速度等，使打印的质量和精度更高。

近端送丝就是将挤出机总成安装在打印头上，材料由挤出机总成直接挤入喉管，在铝块中融化由喷嘴喷出打印。这种安装方式由于挤出机总成与打印头一起运动，打印头质量大，打印时惯性也大，容易使打印不精确，采用近端送丝对导轨的刚度要求也比较高。而远端送丝是将挤出机总成安装在离挤出机总成较远位置，驱动电机一般安装在打印机框架上，而不是安装在挤出机总成上，与近端送丝相比较，远端送丝需要较大扭矩，才能将材料挤入打印头中。

目前FDM-3D打印机的驱动挤出机寻址的3维机械系统分为：机械臂3维位移系统、皮带或丝杠驱动的(X、Y轴)2维机械传动+(Z轴)升降载物平台系统、垂直3丝杠驱动(俗称：方式)的使用连杆联接挤出机平台的位移驱动系统等；下面就对这3种机械形式加以详细说明：

机械臂3维位移系统：

该系统类似于人类的手臂，在机器人技术中常见，使用轴节来联接杆状构件，通过转动3个甚至更多的轴节就可以将挤出机的喷口直接运输到3维空间位置，达到挤出机空间寻址的目的。

动力学特性评价：对于大尺度的空间来说，由于机械臂的长度较大，导致回转半径较大，转动惯量就很大，这样机械寻址的加速度、速度方面将受到很大的限制。

皮带或丝杠驱动的(X、Y轴)2维机械传动+(Z轴)升降载物平台系统：

该系统的有(X、Y轴)2维机械传动多种方式：在目前的FDM打印机中被最为普遍的采用了；一种方式是使用1条皮带牵引着挤出机总成沿着X或Y方向运动，构成1个1维运动组件，而再使用另1条皮带来运载着上述1维运动组件沿着Y或X方向整体运动；另一种是使用2条正交的细长圆柱穿过承载挤出机总成的支架构造体且可以自由滑动，2条皮带分别带动这2条细长圆柱沿着X及Y 的方向平动，可以将输送到XY平面的任何位置，也达到挤出机空间寻址的目的。

另一种类似的运动是通过丝杠及皮带的传动来驱动2条正交的平移(X及Y 方向)的导轨，在这2条正交的平移(X及Y方向)的导轨的交叉处驱动1块带有正交孔洞或滑槽的滑块，该可以在XOY平面内寻址运动。

动力学特性评价：对于大尺度的运动空间，Y轴运动需要携带整个X轴的运动系统，惯量很大，且X、Y方向负担不一致，挤出机加速度、速度将受到很大的限制；改进型设计往往将供料电机分离出挤出机总成以减轻重量；另一种改进是将X、Y方向的驱动电机均分离出挤出机总成，使得X、Y方向的惯量负担一致，改善挤出机总成的动力学响应能力。

垂直三丝杠驱动的使用连杆联接挤出机平台的位移驱动系统：

该系统适合于打印较高的物件，3垂直丝杠独立驱动与其通过铰轴联接的3 组连杆联的末端滑块，使得该滑块能沿着Z轴方向独立平移，3个铰轴始终被强制约束且保持在与水平面内平行的平面内，3组连杆联的另外一端(首端)也通过3个水平铰轴联接挤出机总成，挤出机总成上的3个铰轴也始终保持在同一水平面内，每一组连杆的平行是由平行四边形法则约束的；这样通过3垂直丝杠驱动3铰轴的Z轴位置，就可以决定挤出机的任意3维空间位置，挤出机的挤出孔始终保持垂直方向。

动力学特性评价：挤出机平台的总体质量较小，比较而言该情况动力学惯性响应能力最佳，但是精度不易于把握。

电路部分包括：3D打印机电路部分在打印机中起的作用是控制整个打印过程协调、有序、完整的运行。FDM型3D打印机一种典型电路部分主要包括Arduino mega 2560主控板，Ramps 1.4拓展板以及步进电机驱动板。下面对它们的基本参数和作用，作如下介绍。Arduino Mega 2560主控板Arduino Mega 2560主控板的微控制器为atmega2560，工作电压为5V，数字I/O引脚为54个，模拟输入引脚为16个，每个I/O引脚的直流电流为50毫安，主控板是3D打印机的大脑，负责控制整个打印机来完成特定的动作，如打印特定的文件等。这里需要说明，拓展版给主控板供电的二级管不焊接，也就是需要单独给mega 2560主控板供电，直接使用USB 5V或通过电源接头供电。Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)，它开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可依个人需要修改，它满足了不同人群创新创意的需要。3D打印机运行前，需要在Arduino IDE 中下载Marlin固件，根据需要修改固件中部分参数来满足打印的要求。拓展板Ramps 1.4插在主控板上，通过插针与主控板相连，有了它是为了更好的与其它硬件进行连接和控制，起到过渡桥梁的作用。拓展板需要接两个12V电源，其中一个为11A，为加热床供电，另一个为5A，为挤出机、各轴电机及风扇等元件供电，由于作者未使用加热床，只使用一个12V、5A电源即可。Ramps 1.4拓展板上还有风扇输出与加热棒输出指示的LED，挤出机总成与各轴电机均通过步进电机驱动板A4988由主控板控制，由于作者采用单机头打印机，挤出机总成2电机接口不用安装A4988，位于拓展板右上角，有X、Y、Z方向的限位开关，可以控制打印机每次工作时的原点。A4988步进电机驱动板是用来连接步进电机的，从而实现主控板对步进电机的控制，实现XYZ轴电机及挤出机总成的动作。A4988 步进电机驱动板的特点是，它只有简单的步进和方向控制接口，有5个不同的步进模式：全、半、1/4、1/8和1/16，可调电位器可以调节最大电流输出，从而获得更高的步进率，有过热关闭电路、欠压锁定、交叉电流保护的功能，以及接地短路保护和加载短路保护的作用。

软件部分举例：前面作者已经知道，3D打印机软件部分包括上位机软件和下位机软件两大部分，而每部分又有细分，通过软件的运行，作者才能实现主控板对打印参数的设置及控制。一台3D打印机所有软件完整运行的过程如下：首先，作者需要在电脑上的三维建模软件中完成零件的建模，如Solidworks、UG、 3D Max等三维软件，创建完3D模型以后将文件另存为STL格式，将STL文件在切片软件Slic3r中打开，通过一系列的打印设置，进行切片产生代码，在另一上位机软件Pronterface上将代码打开，并连接主板，主板上的下位机软件为 Marlin固件，运行前已提前进行参数设置，连接成功后，主板上的LED灯会闪烁，待打印机上加热管加热，温度升至设定温度后开始打印。下面具体介绍一下打印机的软件部分。下位机软件Marlin固件为自由软件，可以直接用来做软件开发，而作者在3D打印机中使用Marlin固件时，只需要在Arduino IDE软件中下载完固件，找到Marlin固件中的Configuration.h文件，可根据自己的需要来修改相关的代码内容，作者研制的打印机需要做如下修改。

目前的技术缺陷：对于大型FDM-3D打印机来说，挤出机总成的质量在几十甚至几百千克，无论采取哪一种空间寻址模式，其机械惯量都是很大，驱动需要很大的动力，结构颤动巨大，高速填充时尤其严重，为了保证系统有足够的响应速度及精度以及安全性等因素的前提下，机体结构不得不变得十分笨重，不仅增加了较大成本，成型速度的提升仍然十分困难，如果能消除1个数量级的惯性力能减轻数倍引起的震颤变形尺度，将能带来2倍以上的重量的减少。

[发明内容]

本发明方法分为：

配同步动量平衡组件方法及配选时动量平衡组件方法：

配同步动量平衡组件方法：

同步动量平衡组件不是1个独立运动的机械组件，实际上是1个正交滑块组件，只能与挤出机总成一起安装在2类XOY平面位置寻址的机械构造中，来形成对整机较小的冲击合力及力矩：一种是单侧丝杠驱动正交光轴构造，另一种是双侧丝杠同步驱动正交光轴构造；在这2种构造中：被同一电机所驱动的丝杠都被分为顺时针螺旋段及逆时针螺旋段，丝杠的顺时针螺旋段及逆时针螺旋段分别驱动各自段的1个丝杠姆，共有4个丝杠姆；2个顺时针螺旋段的丝杠姆运动同步且同速度，2个逆时针螺旋段的丝杠姆运动也同步且也同速度，在任意时刻下， 2对丝杠姆都是直线运动且运动方向相反，带动各自的光轴来驱动正交滑块运动，每个正交滑块都是在各自的方形的扫描区域内作平面运动。

上述2个正交滑块永远是同步比例运动，运动矢量的方向相反，其速度、位移及加速度的数值比例恒定，仅仅取决于丝杠螺纹的导成比值，导成越大该数值越大；选择约束在较大导成交叉光轴上的正交滑块用于安装挤出机总成较为合适，并将约束在较小导成交叉光轴上的正交滑块用于安装同步动量平衡组件，同步动量平衡组件的质量要大于的挤出机总成质量，比例与丝杠导程成反比；这样才能尽可能多的抵消惯性力及抑制震动，但残余的力偶无法消除，通过降低力偶较大的铺层区域的运动加速度能尽可能减低力偶的影响。

上述丝杠的驱动方式完全可以被皮带的驱动来代替：通用做法是将丝杠用导轨取代后，增加皮带牵引即可，但结构将增加复杂度，皮带传输的线性度也差。

配选时动量平衡组件方法：

选时动量平衡组件是1个独立的机械组件，含有独立的驱动电机、机械驱动系统及支撑部件来支撑及驱动平面运动的滑块，也是通过该滑块的反向运动来抵偿挤出机总成的惯性力，来形成对整机较小的冲击合力及力矩；在选时动量平衡组件中设置1个或2个独立运动的滑块，滑块的滑动方向相互正交，分别用于抵消X或Y方向运动震动；滑块在电机或液压、气动的驱动下，在滑轨、滑槽、轮轨或铰轴的约束下，沿着直线或曲线往复平面运动。

总之：相当于1个1维或2维的驱动平台，平台上固定由一定的重物。

上述选时动量平衡组件与机器结构的安装方式为：将选时动量平衡组件固定安装在X方向运动构件上或Y方向运动构件上；或是将2个选时动量平衡组件反别安装在X方向运动构件上和Y方向运动构件上，分别用于抵消挤出机总成的 X方向和Y方向的惯性力及力矩；所谓“选时”指的是对开启(电机拖动滑块的瞬间)选时动量平衡组件的惯性力作用效应时间窗口的选择，该时间窗口选择在挤出机总成的加速度较大的时候开启，加速度较小的时候，由于对机体的震动不大，可以忽略而不用去平衡它，由于选时动量平衡组件中滑块的位移范围有限，也不可能完成实时同步追踪抵消挤出机总成的惯性力；此时选时动量平衡组件中的驱动电机也就开启并拖动滑块加速运动，整个选时动量平衡组件将产生反向惯性力；控制滑块的加速度方向就决定着该惯性力的方向，当该惯性力的方向与X或Y方向运动构件加速度的方向相同时，就能起到抵消机器整体震动的目的，当一个抵消惯性力的过程结束时，滑块要被进行小的加速度的回位状态，以备下一次的抵消之用，周而复始。

[附图说明]

以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明：

图1双侧丝杠同步驱动正交光轴构造的同步动量平衡组件示意图。图2单侧丝杠驱动正交光轴构造的同步动量平衡组件示意图。

标号说明：

(1)X轴丝杠

(2)Y轴丝杠

(3)X轴光轴

(4)Y轴光轴

(5)X轴丝杠姆

(6)Y轴丝杠姆

(7)动量平衡组件X轴丝杠

(8)动量平衡组件Y轴丝杠

(9)挤出机总成

(10)动平衡组件丝杠姆

(11)动平衡组件丝杠姆

(12)结构壳体

(14)同步皮带

(15)同步皮带

(16)正交滑块1

(17)正交滑块2

(18)电机1

(19)电机2

(20)同步动量平衡组件

(21)X轴丝杠

(22)Y轴丝杠

(23)，(24)挤出机总成光轴

(25)X轴丝杠姆

(26)Y轴丝杠姆

(27)动量平衡组件X轴丝杠

(28)动量平衡组件Y轴丝杠

(29)挤出机总成

(30)，(31)动平衡组件丝杠姆

(32)结构壳体

(33)正交滑块

(34)结构壳体

(35)电机1

(36)电机2

(37)挤出喷头

(38)X轴光轴

(39)Y轴光轴

(40)X轴导套

(41)Y轴导套

(42)动量平衡组件X轴滑道

(43)动量平衡组件Y轴滑道

(44)动量平衡组件X轴光轴

(45)动量平衡组件Y轴光轴

[实施例证]

如图1所示：

结构壳体(12)承载着电机1(18)、电机2(19)并能使X轴丝杠(1)、Y轴丝杠(2)作定轴转动，2组丝杠是由同步皮带(14)及同步皮带(15)约束同步齿轮同步的；正交滑块1(16)及正交滑块2(17)加工有与2根正交光轴配合的正交滑动的孔洞，正交滑块1(16)被挤出机总成光轴(3)及挤出机总成光轴(4)约束，而挤出机总成光轴(3)及挤出机总成光轴(4)被X轴丝杠姆(5)和Y轴丝杠姆(6)约束着，沿着平面运动；正交滑块2(17)被动量平衡组件X轴光轴(44)与动量平衡组件Y光轴(45)约束着，而动量平衡组件X轴光轴(44)与动量平衡组件Y轴光轴 (45)是被动平衡组件丝杠姆(10)及动平衡组件丝杠姆(11)约束着，沿着平面平动；挤出机总成(9)(未画出)是将要被固定在正交滑块1(16)上，未来配重所需要的同步动量平衡组件(未画出)将被固定在正交滑块2(17)上。

当电机1(18)与电机2(19)驱动各自的丝杠转动时，由于每个丝杠的螺纹都分有左旋段及右旋段，至使任何瞬间正交滑块1(16)与正交滑块2(17)的运动的速度矢量方向相反，速度的数值比例与丝杠的导程大小成正比。

当正交滑块1(16)与正交滑块2(17)的质量比反比于各自驱动丝杠的导程比时，电机加速转动所引起的惯性力矢量的平动分量的叠加数值等于0，叠加结果仅仅保留一定的力偶转矩，极大的减弱了惯性力的冲击影响。

为了内部结构显示清晰，下层周边的结构壳体(34)被拆除。

如图2所示：

结构壳体(32)承载着电机1(35)、电机2(36)并能使X轴丝杠(21)、Y轴丝杠(22)作定轴转动，正交滑块(33)上加工有与2根正交光轴配合的正交滑动的孔洞，因而，正交滑块(33)被挤出机总成光轴(23)，(24)约束，而挤出机总成光轴(23)，(24)被X轴丝杠姆(25)、Y轴丝杠姆(26)及X轴导套(40)、Y轴导套(41) 支撑着，且挤出机总成光轴(23)与X轴丝杠姆(25)及X轴导套(40)三者刚性联接在一起；挤出机总成光轴(24)与Y轴丝杠姆(26)及Y轴导套(41)三者刚性联接在一起；这样，Y轴光轴(39)及X轴光轴(38)在各自的丝杠姆及导套约束着，只能沿着平面内的直线平移运动。

挤出机总成(29)(未画出)将安装在正交滑块(33)上，正交滑块(33)被沿着X及Y方向平动的挤出机总成光轴(23)及挤出机总成光轴(24)约束，完成水平面内的扫描寻址，(37)是挤出喷头。

同步动量平衡组件(20)被动量平衡组件X轴丝杠(27)及动量平衡组件Y轴丝杠(28)复合拖动；动平衡组件丝杠姆(30)，(31)分别被约束在(42)动量平衡组件X轴滑道及(43)动量平衡组件Y轴滑道中，只能分别沿着Y及X滑道方向相对运动。

Claims (2)

1.配动量平衡组件的FDM成型法；涉及到FDM-3D打印机基本构造为：送料机构，运载挤出机总成的2维或3维运动的机械装置，即：水平X轴Y轴运动及垂直Z轴驱动，或挤出机总成的垂直方向保持静止，由Z轴方向的运动由一个独立的载物平台的升降完成；还有保持上述运动构建的结构壳体等；还有支持机械系统运动的电子控制系统等；工作情况如下：在电子系统的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，挤出机总成作X-Y平面运动，载物工作台调整高度，打印开始时工作台平面位于热熔喷头喷口位置，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.2—8mm厚的薄片轮廓；一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面及轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件；打印过程中，打印头在平面上的位移以及配合打印平台上下位移会形成一个三维空间，打印头和打印平台根据生成的路径进行打印，打印头完成一个平面上的打印任务后，打印平台自动下降一层，打印头继续打印，循环往复直至成品的完成；或者不使用Z轴电机驱动打印物件平台升降，打印物件平台保持Z轴方向静止，使用Z轴电机驱动挤出机总成上下移动；或者利用3根垂直丝杠驱动3个垂直移动的滑块，3个滑块都与挤出机总成进行铰轴链接，通过算法(3个滑块的Z轴方向的位置坐标来决定挤出机总成的3维空间位置)而同样达到三维位移寻址的目的；其特征就在于：配同步动量平衡组件方法：同步动量平衡组件不是1个独立运动的机械组件，实际上是1个正交滑块组件，只能与挤出机总成一起安装在2类XOY平面位置寻址的机械构造中，来形成对整机较小的冲击合力及力矩：一种是单侧丝杠驱动正交光轴构造，另一种是双侧丝杠同步驱动正交光轴构造；在这2种构造中：被同一电机所驱动的丝杠都被分为顺时针螺旋段及逆时针螺旋段，丝杠的顺时针螺旋段及逆时针螺旋段分别驱动各自段的1个丝杠姆，共有4个丝杠姆；2个顺时针螺旋段的丝杠姆运动同步且同速度，2个逆时针螺旋段的丝杠姆运动也同步且也同速度，在任意时刻下，2对丝杠姆都是直线运动且运动方向相反，带动各自的光轴来驱动正交滑块运动，每个正交滑块都是在各自的方形的扫描区域内作平面运动；上述2个正交滑块永远是同步比例运动，运动矢量的方向相反，其速度、位移及加速度的数值比例恒定，仅仅取决于丝杠螺纹的导成比值，导成越大该数值越大；选择约束在较大导成交叉光轴上的正交滑块用于安装挤出机总成较为合适，并将约束在较小导成交叉光轴上的正交滑块用于安装同步动量平衡组件，同步动量平衡组件的质量要大于的挤出机总成质量，比例与丝杠导程成反比；这样才能尽可能多的抵消惯性力及抑制震动，但残余的力偶无法消除，通过降低力偶较大的铺层区域的运动加速度能尽可能减低力偶的影响；上述丝杠的驱动方式完全可以被皮带的驱动来代替：通用做法是将丝杠用导轨取代后，增加皮带牵引即可，但结构将增加复杂度，皮带传输的线性度也差；或配选时动量平衡组件方法，该方法是：选时动量平衡组件是1个独立的机械组件，含有独立的驱动电机、机械驱动系统及支撑部件来支撑及驱动平面运动的滑块，也是通过该滑块的反向运动来抵偿挤出机总成的惯性力，来形成对整机较小的冲击合力及力矩；在选时动量平衡组件中设置1个或2个独立运动的滑块，滑块的滑动方向相互正交，分别用于抵消X或Y方向运动震动；滑块在电机或液压、气动的驱动下，在滑轨、滑槽、轮轨或铰轴的约束下，沿着直线或曲线往复平面运动；总之，相当于1个1维或2维的驱动平台，平台上固定由一定的重物；上述选时动量平衡组件与机器结构的安装方式为：将选时动量平衡组件固定安装在X方向运动构件上或Y方向运动构件上；或是将2个选时动量平衡组件反别安装在X方向运动构件上和Y方向运动构件上，分别用于抵消挤出机总成的X方向和Y方向的惯性力及力矩；所谓选时指的是在电机拖动滑块的瞬间开启选时动量平衡组件的惯性力作用效应时间窗口的选择，该时间窗口选择在挤出机总成的加速度较大的时候开启，加速度较小的时候，由于对机体的震动不大，可以忽略而不用去平衡它，由于选时动量平衡组件中滑块的位移范围有限，也不可能完成实时同步追踪抵消挤出机总成的惯性力；此时选时动量平衡组件中的驱动电机也就开启并拖动滑块加速运动，整个选时动量平衡组件将产生反向惯性力；控制滑块的加速度方向就决定着该惯性力的方向，当该惯性力的方向与X或Y方向运动构件加速度的方向相同时，就能起到抵消机器整体震动的目的，当一个抵消惯性力的过程结束时，滑块要被进行小的加速度的回位状态，以备下一次的抵消之用，周而复始。

2.配动量平衡组件的FDM-3D打印机；涉及到FDM-3D打印机基本构造为：送料机构，运载挤出机总成的2维或3维运动的机械装置，即：水平X轴Y轴运动及垂直Z轴驱动，或挤出机总成的垂直方向保持静止，由Z轴方向的运动由一个独立的载物平台的升降完成；还有保持上述运动构建的结构壳体等；还有支持机械系统运动的电子控制系统等；工作情况如下：在电子系统的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，挤出机总成作X-Y平面运动，载物工作台调整高度，打印开始时工作台平面位于热熔喷头喷口位置，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.2—8mm厚的薄片轮廓；一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面及轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件；打印过程中，打印头在平面上的位移以及配合打印平台上下位移会形成一个三维空间，打印头和打印平台根据生成的路径进行打印，打印头完成一个平面上的打印任务后，打印平台自动下降一层，打印头继续打印，循环往复直至成品的完成；或者不使用Z轴电机驱动打印物件平台升降，打印物件平台保持Z轴方向静止，使用Z轴电机驱动挤出机总成上下移动；或者利用3根垂直丝杠驱动3个垂直移动的滑块，3个滑块都与挤出机总成进行铰轴链接，通过算法(3个滑块的Z轴方向的位置坐标来决定挤出机总成的3维空间位置)而同样达到三维位移寻址的目的；其特征就在于：采用了配选时动量平衡组件方法或配同步动量平衡组件方法。