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。     

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。     

基于柔性材料的双喷头3D打印技术研究

针对生物凝胶、硅橡胶等柔性材料复杂形状成型困难的问题,提出一种双喷头3D打印方法,实现模具和柔性材料的一体化成型。在深入研究FDM 3D打印原理的基础上,将FDM 3D打印机装置进行改装,设计了一套可以打印两种不同材料的双喷头3D打印装置。其中一个喷头打印PLA等工程塑料,用作支撑和模具;另一个喷头用来打印硅橡胶、生物凝胶等具有流动性和黏性的柔性材料。试验结果表明:该双喷头3D打印装置打印硅橡胶、生物凝胶等柔性材料,能够较好地完成模具和材料一体化成型的打印任务,为生物凝胶、硅橡胶等柔性材料的成型工艺提供了有效的方法。     

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。     

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型并联机构式3D打印机的单挤出头双喷嘴的结构设计

为了能打印两种材质或两种颜色材料,在FDM型并联机构式3D打印机中采用单挤出头双喷嘴结构,减轻了打印末端的重量,增大了打印的有效行程范围,并对单挤出头双喷嘴的材料进行了选择,满足使用需求,拓宽了3D打印的使用范围。     

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。     

熔融沉积(FDM)3D打印工艺参数优化设计研究

通过分析FDM成型工艺,设计试验加工模型。对模型主要工艺参数进行数学建模分析,分析推导出尺寸误差和表面精度误差产生的机理以及具体的表面精度误差函数。通过对表面精度误差函数的仿真结果的分析,确定打印工艺参数取值。通过3D打印机与上位机建立熔融沉积(FDM)3D打印机试验平台,并设计了基于正交试验法的FDM打印机参数优化方案,通过试验结果的分析,得出了工艺参数的最优组合以及影响的主次顺序,再次利用试验验证了参数分析和优化结果的正确性。     

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。     

基于FDM的3D打印工艺实验研究

FDM成型技术作为3D打印的主流技术之一,因安全环保成本低,在教育等诸多领域发生了颠覆性的革命。FDM成型工艺实验研究,旨在减少3D打印实验教学中的盲目性,降低废品率。本文分析了影响FDM成型质量的关键因素;探讨了不同成型方向对3D打印成型技术经济性影响;实验研究了喷头温度、最小壁厚及打印速度与成型质量的关系,提出了改进FDM成型质量的方法,为高校3D打印实验教学提供重要参考。     

FDM 3D打印机成型空间加热保温系统的设计研究

分析研究了决定FDM工艺3D打印机打印模型精度和成型稳定性的关键问题:成型空间加热保温系统。提出了相应的解决方案:给出了成型空间热风双循环加热保温系统的设计方案,并创新设计了"六边形"风琴防护罩,为大尺寸成型空间的均匀加热保温提供新的设计思路。给出了成型空间保温防护系统关键元件的选型计算方法,为加热器的选型提供科学依据。经过实际生产中的应用和测试,证明了研究方案是可行的,具有实际应用价值,为后续的大尺寸工业级3D打印的工艺研究提供实现基础。     

大流量颗粒料3D打印跳转拉丝控制研究

由于FDM技术本身工艺特点及热塑性材料的粘流特性,在打印过程中容易产生拉丝现象,影响打印件的表面质量和尺寸精度.通过对大流量螺杆挤出沉积成型打印过程中的跳转拉丝问题进行研究,明确了形成拉丝现象的原因,以及影响拉丝量、打印件表面质量和尺寸精度的因素及规律,最终通过优化打印工艺参数,得到了较好表面质量和尺寸精度的打印件.研...     

FDM成型系统喷头温度控制方法研究

熔融沉积成型(简称FDM)是3D打印技术中较为常见且容易操作的技术,喷头温度能否达到成型要求取决于控制系统的精度。针对FDM打印技术中喷头温度控制精度低的问题,提出了自适应模糊PID控制算法,通过运用Smulink对喷头温度控制系统实施建模、仿真,并且对比分析模糊控制的仿真结果,发现自适应模糊PID控制方法拥有良好的控制精度。     

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。     

基于SLA和FDM的3D打印发动机风扇工艺与性能分析

在新产品样件开发中,导入3D打印技术,以一款微型汽车发动机风扇快速成型制造为研究对象,简述了SLA和FDM2种3D打印快速成型方法的概念和原理,介绍了SLA和FDM2种不同的3D打印设备。探讨了基于SLA和FDM的发动机风扇3D打印过程及工艺方法,对比分析了SLA和FDM快速成型制造方法的特点和差异,并通过力学实验和高低温交变试验,对比验证SLA和FDM快速成型的发动机风扇产品的力学性能,总结了SLA和FDM的工艺特点,提出了新产品开发如何选择恰当的3D打印设备与工艺的建议。     

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。     

PLA材料在FDM过程中翘曲变形的优化

翘曲变形是熔融沉积成型(FDM)过程中经常出现的问题。影响精度变化的主要因素是打印喷头温度、打印速度以及成型室温度。基于有限元仿真软件ANSYS,采用生死单元技术,对3D打印过程中的不同参数进行了对比模拟,得到了最优的打印参数为:打印喷头温度为200℃,打印速度为30 mm/s,成型室温度为35℃。对以后的3D打印提供了参数选择依据。     

增减材复合制造加工FDM薄壁样件研究

研究了增减材复合制造加工熔融沉积成型(fused deposition modeling, FDM)薄壁零件的方法。结合增材制造和减材制造,改造传统独立双喷头3D打印机,修改右侧喷头为数控铣刀,在3D打印模型切片时对模型外轮廓进行识别和处理,生成数控加工代码,自动集成到3D打印G代码中,可对薄壁零件进行直接打印,并获得高精度的表面质量。对于薄壁复杂结构塑料零件的加工,通过改造的增减材打印机可以全自动生成复合加工G代码,大大提高了增减材复合制造的效率。     

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.