基于FDM成型工艺的3D打印机的创新设计

3D打印是一种增加型制造，通过数字建模等方式获取扫描数据，基于数据将打印产品分割成截面，将这些截面逐层堆积成型。FDM工艺生产简单，操作安全，基本无污染，可打印材料种类多，且成型速度较快，精度较好，制造成本较低，因此FDM是3D打印成型技术中普及率最高的。为提高其打印质量与精度，对打印装置整机设计及其工艺参数的影响进行研究，主要根据市场上现有FDM成型工艺的3D打印机的机型与结构提出整体设计，完成装机后对创新设计的3D打印机采用正交实验进行工艺参数测试，得出该设计的最优工艺参数组合。     

FDM型3D打印机共挤喷嘴的设计与研究

基于熔融沉积(FDM) 3D打印技术,围绕提高打印精度和塑件强度展开研究,提出了同心包覆结构的熔体打印机制;通过对打印机喷嘴的优化改进,设计出符合要求的同心共挤出的打印机喷嘴,并利用有限元分析软件对优化后喷嘴进行仿真模拟;通过试验对共挤喷嘴打印的塑件进行强度测试,结果证实:改进设计的打印机喷嘴对塑件的力学性能有明显的提升作用。     

并联混色3D打印机设计与研究

目前,并联臂结构的3D打印机普遍存在打印精度不佳、稳定性与可靠性差、调试与维护过程复杂等问题。针对熔融挤压堆积成型(FDM)并联3D打印机的基本结构,对并联式3D打印机的部分结构件进行了重新设计与建模,完成样机设计与实验。设计了一种支持双色混色、易于维护、高可靠性的并联3D打印机,并通过整体布局、机械结构以及打印喷头的优化进一步提高打印精度、打印稳定性以及可靠性。     

一种多色3D打印机的设计与分析

目前桌面级FDM 3D打印机具有结构稳定性差、打印产品成型颜色单一的缺点。为了解决FDM3D打印机的不足,基于普通的并联臂FDM 3D打印机,进行机械结构设计与优化和控制系统设计与开发,设计出一种FDM的多色3D打印机。通过整机实验平台的搭建和3D产品打印的实验,该多色打印机能够实现多种颜色的混色打印,为FDM 3D多色打印提供了一种新的解决方案。     

FDM型3D打印机喷头温度场仿真

FDM型3D打印机通过熔融沉积的方式打印成型,打印过程中喷头部分的温度场受结构设计和冷却系统影响,在打印过程中易出现温度分布不均匀的现象,进而出现堵料问题,影响打印过程正常进行。利用CAE温度场仿真软件对FDM型3D打印机喷头三维模型进行温度场仿真,得出3D打印机喷头加热块、喷嘴以及喉管和散热铝块的温度场分布。根据温度场仿真结果,为喷头冷却系统的设计和优化提供理论依据,进而提高FDM型3D打印机的打印连续性、效率以及打印工件的表面质量。     

FDM桌面3D打印机的创新设计

FDM桌面3D打印机在市场调研、功能原理和设计分析的基础上,对其整体造型进行创新设计。通过三维造型设计软件进行了FDM桌面3D打印机的结构设计、虚拟装配、机构运动仿真和工程分析,并利用样机模型验证了外观造型、产品结构与机构设计的可行性,为相关行业进行FDM桌面3D打印机产品开发设计提供参考。     

熔融沉积成型工艺参数优化研究

在熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)的工艺过程中,有很多工艺参数影响着其成型精度,着重分析了挤出速度(A)、扫描速度(B)、层厚(C)和喷头温度(D)这4个参数对FDM工艺成型精度的影响。通过正交试验得出各指标最优时这些工艺参数的组合。利用矩阵分析法对多指标正交试验进行优化,从而确定了各个因素对试验指标值影响的主次顺序为C、D、A、B,最优组合为A_2B_2C_2D_3。试验结果表明该方法能有效提高成型件的综合性能。     

桌面型FDM 3D打印设备的优化设计与精度分析

目前市面上桌面型FDM 3D打印设备种类繁多,受到结构稳定性、熔融温度、环境温度等多重因素的综合影响,其打印精度差异明显。为了提高打印精度,对某一桌面型FDM 3D打印设备影响精度的相关缺陷进行了分析,并对设备的箱体结构、运动系统机械结构、运动控制部分等方面进行优化设计。对设备优化设计前后的打印件精度进行了对比分析,相关数据表明,改进后的设备打印精度得到显著提升,相关技术内容对提升FDM 3D打印机打印精度具有实际意义。     

基于如何精确调试桌面级FDM型3D打印机的研究

3D打印机是3D打印过程中的核心设备,3D打印技术是区别于传统的机械加工而言的增材制造技术,它是一种全新的材料成型方法。在3D打印实训教学过程中,为了快速有效的提高学生的操作水平,本文基于桌面级FDM型3D打印机进行反复的安装和调试操作练习,总结出了如何才能快速又准确的对桌面级FDM型3D打印机进行调试并能精确的完成教学中常规设计模型的打印方法,为进一步分析桌面级FDM型3D打印机成型精度问题提供了前提和保证。     

基于STM32的大行程FDM3D打印机控制器设计

针对目前市场上流行的通用FDM 3D打印机打印精度差、行程短等问题,分析了影响其最终成型精度的因素,并针对材料热胀冷缩效应、打印喷头吐丝宽度以及机械结构运动特性对打印件最终成型精度的影响,在现有3D打印机控制器的基础上增加了空气加热器、多路温度检测接口及双步进电动机加编码器的闭环同步双驱动功能,设计了一套功能更为完善的基于STM32的大行程FDM 3D打印机控制器。经编程调试验证,控制器工作稳定可靠,散热特性良好,能满足通用大行程3D打印机的基本要求。     

FDM彩色3D打印机挤出装置结构设计

色彩信息是一个物体不可或缺的元素,当前基于FDM的3D打印机无法完成彩色3D打印,从而阻碍了3D打印件视觉表现力。为了解决这一问题,在深入研究FDM 3D打印机工作原理的基础上,对传统3D打印机挤出装置进行了改进,设计了一套基于CMYK-W的彩色3D打印机挤出装置。通过打印试验,将打印件的色彩信息与标准比色卡比对,验证了所设计的彩色3D打印机挤出装置达到设计要求,为彩色3D打印技术的进一步研究提供了一种有效的解决方案。     

FDM 3D打印机喷头设计

在温度因子的驱动下,研究基于FDM技术的3D打印机喷头设计思路。采用比例因子法,设定多目标条件下的3D打印机打印精度评价指标体系,设计3种不同喷口直径和2种不同加热腔结构,共形成6种比较方案,在12种打印介质的联合比较实验中对其性能进行分析。(1)通过技术手段加强对发热元件的温度控制精度,使其控制在打印介质熔融点附近,可以有效提升3D打印机性能。(2)加热腔温度传导机制下,T=1.03T_0时系统效率最高。(3)缩小喷口直径D_0,可有效降低成型效率比例因子B_(DS)的统计学表达。在统计学角度证实了更小直径的FDM喷口可以实现更高的打印精度,影响打印精度的参数还包括对发热体温度的控制精度。     

FDM制品精度主要工艺参数的试验研究

熔融沉积(FDM)快速成型已不仅用于制作原型,而是直接制造模具的母模与零件或部件的最终产品,如石蜡型、塑料原型、陶瓷零件,针对FDM快速成型制品精度的影响参数展开研究,在成型设备不变的情况下,设计了9个长方体试件,通过试验优化主要工艺参数,使用游标卡尺分别测量其长、宽、高方向的尺寸,得出平均尺寸误差,并利用统计分析软件SPSS对试验数据进行多因素方差分析处理,根据结果合理的设定工艺参数。     

基于FDM工艺的桌面级3D打印机的设计

为了提高以往3D打印机打印精度和质量,对打印装置的整体结构提出了创新设计方案,该打印机通过步进电机带动丝杠旋转,利用丝杠上的滑块带动连杆控制打印喷头在一定空间内准确移动,配合底部工作台实现FDM熔融沉积技术的快速打印.优化处理了打印机控制方案,使得结构简单新颖,同时可以提高打印机工作效率,并通过机械结构始终保证打印喷头始终处于竖直状态,为3D打印机的机构设计创新提供参考.     

基于FDM技术的3D打印机控制技术分析与研究

本文论述了基于FDM技术的3D打印机结构组成及工作原理,指出了目前基于FDM技术的3D打印机存在的主要问题。针对这些问题对其控制系统进行设计,通过对传统PID控制和模糊PID控制的对比分析,选取更合适的控制算法,使打印机温度控制更精确,为后期开发高精度,高效率的3D打印机提供参考。     

工艺参数对并联3D打印机成型精度影响分析

为提高并联3D打印机的打印成型精度,针对影响其打印成型精度的主要工艺参数进行试验分析,对打印头温度、打印速度、分层厚度和工作平台温度这四项工艺参数设计4因素3水平的9组正交试验,通过因素极差图和方差分析,研究各个因素水平对打印件x、y、z方向尺寸精度、圆孔直径和表面粗糙度的影响程度,并得到对打印成型精度影响较小的最佳工艺水平组合。结果表明,打印头温度、分层厚度对打印件尺寸精度影响较为显著,打印速度对表面粗糙度影响较为显著。     

FDM制品精度主要工艺参数的试验分析

随着快速成型(Rapid prototyping,RP)技术的发展,FDM快速成型已不仅用于制作原型,而是直接制造模具的母模与零件或部件的最终产品,如石蜡型、塑料原型、陶瓷零件,其中石蜡型零件用于精密铸造。针对FDM快速成型制品精度的影响参数展开研究,在成型设备硬件不变的情况下,通过试验优化主要工艺参数,试验设计了9个长方体试件,使用游标卡尺分别测量其长、宽、高方向的尺寸,得出平均尺寸误差,并对试验数据进行多因素方差分析处理,根据结果来合理地设定工艺参数。     

基于热力耦合的FDM成型过程模拟仿真与研究

为探究FDM3D打印工件变形、翘曲等缺陷的影响因素及其影响趋势,基于ANSYS有限元分析软件,利用生死单元技术与间接耦合分析,实了对FDM3D打印过程的可视化仿真,对打印件的成型过程进行了多组不同参数的模拟,得到了打印过程的温度场、应力场历程,对模拟后的模型测量得到翘曲量,以此对影响打印结果的各个参数进行优化。通过对数据的分析,得到了不同参数的改变所造成的影响以及各种工作参数影响工件缺陷的重要程度,为后续确定最优工艺参数与分析微观动态变化奠定基础,使得成型参数和温度参数有了量化分析的方法,从而提高成型精度。     

基于Fluent的滑片泵式挤出机构速度场和温度场分析

针对滑片泵的工作性能稳定、效率高等特点,将其应用于FDM3D打印机挤出机构之中。应用流体力学软件Fluent对滑片泵的内部流场进行分析,得到滑片泵温度场和内流域流体速度场的分布。分析结果表明滑片泵内温度分布均匀、液体流速平稳,满足FDM3D打印机的需求。分析结果对挤出机构的优化和改进具有参考价值,同时对滑片泵的创新性设计提供新的方法。     

数控加工参数对FDM成型精度影响研究

为了提高熔融沉积成型(FDM)打印件的表面质量,提出利用数控加工方式对FDM工艺成型件进行表面加工的后处理方法。采用正交试验法,分别研究主轴转速、进给速度和切削深度等数控加工参数对FDM工艺成型件的表面加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明,通过数控加工可以有效提高FDM工艺成型的精度。当主轴转速为600r/min,切削深度为0.4mm,进给速度为0.1mm/min时,加工误差达到最小值0.01mm。当进给速度为0.1mm/min,切削深度为0.4mm,主轴转速为400r/min时,表面粗糙度达到最小值1.824μm。