基于正交实验的熔融沉积成型工艺参数的优化

采用商用聚乳酸（PLA）线材作为熔融沉积成型(FDM)打印材料,以拉伸强度和冲击强度为优化指标,设计正交试验,从分层厚度、打印速度、喷嘴温度、填充角度等元素探究成型工艺参数对FDM打印制件力学性能的影响。利用极差分析法,考察了各工艺参数对制件力学性能的影响情况,通过综合评分法和综合平衡法,获得了最优成型工艺参数组合并验证试验结果正确性。结果表明,分层厚度为0.3 mm,打印速度为90 mm/s,喷嘴温度为220 ℃,填充角度为45 °/45 °时,FDM制件的力学性能最优。     

3D打印参数对柔性聚乳酸服装面料力学性能的影响

针对熔融沉积成型(FDM) 3D打印技术,以柔性聚乳酸(PLA)为打印材料,探讨了分层厚度、打印速度、打印温度、填充角度以及填充密度对3D打印服装面料力学性能的影响.打印模型的力学性能以拉伸强度和弹性模量为评价标准,采用单因素、正交试验分析法得到最优打印参数.结果 表明:当填充密度为20％、分层厚度为0.3 mm、打印...     

3D打印工艺参数对PLA试件拉伸强度的影响

为了提高熔融沉积成型工艺打印件的力学性能以及减少打印时间成本,利用3ds Max三维建模软件,设计出打印力学试件的三维模型,结合单因素和正交试验分析,研究了填充角度、打印速度、打印温度、填充密度以及分层厚度对聚乳酸(PLA)试件拉伸强度的影响,并对试件拉伸强度进行测试。结果表明,各参数对3D打印PLA试件的影响大小为:填充密度分层厚度填充角度打印温度打印速度,且当打印分层厚度为0.3 mm,打印速度为80 mm/s,打印温度为210℃,填充密度为40%,填充角度为45°,试件具有最优的拉伸强度。     

填充路径对FDM制造ABS力学性能的影响

熔融沉积成型制造的塑料件力学性能主要受成型工艺参数的影响。因此,研究了制造成型方向相关填充路径、温度热处理条件对熔融沉积成型ABS试件力学性能的影响。结果表明,ABS试件弹性模量、极限拉伸强度、断裂伸长率和失效形式呈现出与成型取向及填充路径相关的各向异性。采用0°填充路径的ABS试件的拉伸力学性能与成型材料一致;采用±45°填充路径的试件极限拉伸强度为成型材料的0.81倍;采用90°填充路径的试件的拉伸力学性能较差,其极限拉伸强度和断裂伸长率仅分别为成型材料的60.8%和42.7%。在160℃填充路径的下,加热1 h可最大程度改善90°填充路径的ABS试件层间粘结质量,其极限拉伸强度和断裂伸长率分别提升了1.48倍和3.56倍,与成型材料力学性能相近。0°和±45°填充路径的ABS试件失效表现为填充丝材的拉伸和相邻丝材分离,90°填充路径的试件由于层间粘结分离而被破坏。因此,建立了等效力学性能模型分析成型丝材力学性能、填充路径和孔隙率对打印试件弹性模量和极限拉伸强度的影响,预测值与实验数据吻合较好。     

基于田口试验法的熔融沉积成型PLA制品工艺优化

为了提高熔融沉积成型(FDM)制品的质量,采用田口试验法研究填充密度、沉积方向和填充图案三个因素对聚乳酸(PLA)制品拉伸性能的影响。结果表明,加工工艺参数对拉伸弹性模量和拉伸强度的影响程度均为沉积方向>填充密度>填充图案,其中拉伸弹性模量最优化的参数组合为填充密度100%、沉积方向45°、填充图案网格形状,拉伸强度最优化的参数组合为填充密度70%、沉积方向45°、填充图案网格形状。通过扫描电子显微镜对拉伸试验失效断面进行观察分析,探究了FDM打印工艺参数之沉积方向、填充密度对PLA试样拉伸失效的影响及其失效机理,其表征分析与试验结果高度吻合,表明该研究结果具有较好的借鉴意义。     

尼龙线材FDM成型质量优化研究

为提高尼龙线材熔融沉积(FDM)成型精度和拉伸性能，基于试验法和灰色关联模型研究确定了尼龙线材的FDM成型精度和拉伸性能的影响因素并进行了优化分析。以打印速度、层厚、喷嘴温度、热床温度与填充密度为因素变量，以Z向成型精度、拉伸强度等成型质量为优化目标，进行了正交试验，并基于灰色关联分析和熵权法进行了成型质量与其因素变量间的灰色关联综合评价。结果表明，各影响因素对成型精度的灰色关联度大小依次为层厚>填充密度>喷嘴温度>热床温度>打印速度，对拉伸性能的灰色关联度大小依次为填充密度>喷嘴温度>热床温度>层厚>打印速度，各因素对成型质量综合影响程度大小依次为：层厚、填充密度、喷嘴温度、热床温度和打印速度，最优工艺参数组合为打印速度60 mm/s,层厚0.15 mm,喷嘴温度250℃,热床温度100℃,填充密度100%。研究结果为提高尼龙线材的FDM成型质量提供了数据支持。     

基于FDM工艺的打印件成型时间与力学性能的研究

为了减少熔融沉积成型工艺(FDM)打印的时间成本以及提高打印件的力学性能,采用正交实验法,就成型层厚、放置方式、成型角度对FDM工艺的成型时间与打印件力学性能的影响进行了详细地研究。结果显示,当成型层厚设为0.27 mm,放置方式为平放,成型角度设为45°时打印效率最高,成型时间最短,为12 min。当成型层厚达到0.27 mm,放置方式为平放,成型角度45°时,断裂伸长率达到最大值8.24%。成型层厚达到0.21 mm,放置方式为躺放,成型角度达到45°时,弹性模量和拉伸强度都获得最大值,分别为3 446.58、67.36 MPa。     

打印铺层结构及工艺参数对FDM构件力学性能的影响

为了获得性能优异的熔融沉积成型(FDM)构件,应用单轴拉伸试验,基于控制变量法,探讨了打印层厚、打印速度、打印温度等工艺参数及铺层结构对聚乳酸(PLA)试样力学性能的影响。结果表明,FDM打印方式会形成明显的层间界面,当承载方向与堆叠方向一致时,结构的承载能力最差;当铺层为±45°时,试样的弹性模量及拉伸强度达到最大值。且当打印层厚为0.3 mm,打印速度为默认值的70%,打印温度为230℃,可以获得相对最优的力学性能。     

FDM 3D打印工艺参数对PLA制件力学性能的影响

采用五因素四水平正交试验设计,对16组不同工艺参数(打印层厚、填充密度、打印温度、填充速度、外壳厚度)的FDM 3D打印聚乳酸(PLA)制件力学性能进行了测试和结果分析,确定了影响PLA制件力学性能的主要因素,其中,外壳厚度对制件力学性能影响最为明显,打印温度影响最小,同时分析得到了在打印层厚0.15 mm,填充密度40%,打印温度210℃,填充速度60 mm/s,外壳厚度1.6 mm条件下可获得力学性能最佳的制件。最后对试验数据进行回归分析,拟合得到了FDM打印工艺参数与PLA制件力学性能指标的数学模型;通过对不同打印工艺参数的试样进行试验验证,表明该模型拟合误差小(5%以内),可靠性高,可用来对FDM 3D打印制件的加工提供参考。     

基于响应面法的DLP光敏树脂氧化铝增强成型工艺优化

为了研究填充纳米氧化铝颗粒对光敏树脂DLP光固化3D技术对成型试件的成型误差、拉伸强度及打印时间的影响,首先采用单因素试验分别研究了曝光时间、打印层厚及氧化铝含量对成型试件的影响,运用响应面Box-Behnken试验分析研究得出了成型误差、拉伸强度和打印时间的二次回归模型,并对其工艺参数进行优化。结果显示,曝光时间对制件的成型误差的影响最大,打印层厚对拉伸强度和打印时间的影响均为最大。由响应面法预测最优值为曝光时间3 s,打印层厚0.07 mm,纳米氧化铝质量分数5%,在此参数下,成型试件的成型误差为0.19 mm,拉伸强度为59.37 MPa,打印时间为16 min,与理论预测值接近,优化结果可靠。     

FDM工艺参数及后处理对PLA筒形件成型质量的影响

为了提高熔融沉积成型（FDM）制件的尺寸精度和表面质量,以聚乳酸(PLA)筒形打印件为实验对象,采用正交试验设计方法,研究了分层厚度、喷头温度、打印速度和填充率对试样尺寸精度的影响规律,基于综合平衡法得出最优工艺参数组合为：分层厚度0.1 mm、喷嘴温度200 ℃、打印速度60 mm/s、填充率30 %;为了进一步提高试样的表面质量,对其进行蒸汽平滑处理,研究了处理温度和处理时间对试样表面粗糙度的影响。结果表明,粗糙度随处理温度的升高和处理时间的延长而降低,在50 ℃×7 min的处理条件下,试样表面粗糙度(Ra)从9.227 μm降低到3.435 μm,显著改善了试样表面质量。     

FDM工艺对PLA/SAO复合材料成型件性能的影响

基于熔融沉积成型(FDM)技术,以自行开发的聚乳酸/Sr Al2O4:Eu2+,Dy3+(PLA/SAO)复合打印材料为研究对象,分别利用正交试验和对比实验考察了FDM工艺参数对PLA/SAO复合材料成型件力学性能和发光性能的影响,以期获得力学及发光性能最佳的成型件及其打印工艺。结果表明:FDM工艺参数对成型件拉伸强度的影响由大至小依次为填充率、取向、光栅角度,最优参数组合为光栅角度30?/120?、填充率100%,采用平卧式打印方式;对成型件冲击强度的影响由大至小依次为填充率、取向、光栅角度,最优参数设置与拉伸强度的设置条件相同。此外,光栅角度对材料的发光性能影响不大,当填充率为100%,取向为平躺式时,成型件的发光性能更佳。     

3D打印PEI成型工艺对制品力学性能的影响

聚醚酰亚胺(PEI)具有优良的力学性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能,是工业领域不可或缺的重要材料之一。采用熔融沉积成型(FDM)技术,可用来构建具有复杂几何形状的功能部件。不同的成型工艺参数对零件的力学性能具有较大的影响。研究了3D熔融沉积成型中PEI的填充路径、填充率、成型件放置角度和喷嘴孔径对制品拉伸强度和断裂伸长率的影响,得到了具有最佳力学性能的打印工艺。结果表明,当填充方向为±45°时,试样的拉伸强度最大,为99.4 MPa;当填充方向为0°时,断裂伸长率最大,为15.3%;当填充方向为90°时,试样拉伸强度和断裂伸长率最小,分别为80.2 MPa和12.4%。且不同的放置角度对试样拉伸强度和断裂伸长率影响较大;试样的拉伸强度和断裂伸长率随着喷嘴孔径的增大而减小,当喷嘴孔径为0.4 mm时,其值最大。     

316L/POM复合材料FDM成型件成型质量的研究

提出了一种基于熔融沉积成型(FDM)的金属3D打印技术,使用FDM打印机打印金属/高分子复合材料,得到的打印坯通过后处理脱脂和烧结成为金属零件。使用正交试验方法研究了分层厚度、喷嘴温度、填充线宽、成型方向对打印坯尺寸精度的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同分层厚度的打印坯的内部结构。实验结果表明:打印坯的尺寸精度随着喷嘴温度和填充线宽的增大而提高,但成型方向对尺寸精度的影响并不明显;分层厚度是影响打印坯成型质量的主要因素,分层厚度越小,打印坯内部层间间隙越小,成型质量越高。     

基于FDM的低翘曲玻璃纤维改性ABS粒料的制备与性能

采用玻璃纤维（GF）、苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）制备GF/ABS复合材料，通过工业级熔融沉积成型（FDM）设备打印测试件，探究GF含量、偶联剂、ABS和SAN的质量比对复合材料打印件翘曲率和力学性能的影响。结果表明：随着GF含量的增大，打印件的翘曲率和力学性能逐渐下降。当GF含量为7份时，打印件的翘曲率为2.89%，平行打印方向和垂直打印方向试件的拉伸强度分别为36.32 MPa和30.59 MPa。材料中加入偶联剂，可以进一步降低打印件的翘曲率，提高力学性能。随着SAN含量的增加，打印件的翘曲率逐渐减小，力学性能逐渐提高。当ABS和SAN树脂的质量比为50∶50,GF和偶联剂含量分别为5份和0.5份，打印件的翘曲率降至2.07%；平行打印方向和垂直打印方向试件的拉伸强度分别提高至46.02 MPa和41.53 MPa。     

3D打印用ABS丝材性能研究

以丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)为基体,分别以碳酸钙、短切玻璃纤维(GF)和色母粒为改性填料,通过挤出成型制备改性ABS丝材,然后采用3D打印技术中的熔融沉积成型(FDM)技术,通过FDM型3D打印机打印测试试样,对其力学性能及收缩率展开研究。研究结果表明,碳酸钙填料的加入使得ABS 3D打印试样的拉伸强度降低,用量为2份的短切GF可略微提高试样的拉伸强度,但随着GF含量的增加拉伸强度下降;当打印速度不高于50 mm/s时,相比于橘黄色母粒,蓝色母粒可提高试样的拉伸强度;改性ABS试样的拉伸性能随着打印速度的增加呈现两种不同的变化趋势,这可能由材料流动性能的差异所引起;随碳酸钙或GF用量增加,试样的收缩率逐渐降低,其中GF改性ABS试样收缩率的降低幅度更大,相比于橘黄色母粒,蓝色母粒的加入能够更有效地降低ABS试样的收缩率。     

FDM工艺中填充率对塑料制品力学性能的影响

FDM工艺作为3D打印技术的实现方法之一,依据易操作、成本低、成型周期短等优点,近些年取得了快速发展。但3D制品的力学性能一直是制约其发展的重要因素,提高3D制品的力学性能对扩大其应用范围具有至关重要的作用。针对FDM工艺中制品的填充率展开实验探索,通过FDM工艺制备ABS和PLA 2种试样,并与同种材料的注塑试样进行对比,探究了填充率对拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率的影响。结果表明,拉伸强度和拉伸模量随填充率的提高而增强,断裂伸长率随填充率的提高呈现先提高后下降的趋势;当填充率为100%时,基本能达到注塑件的拉伸强度,而且,PLA材料的拉伸模量高于注塑件;ABS材料的断裂伸长率也高于注塑件。可见,制品填充率会影响FDM制品的力学性能,合理选择填充率能够获得接近或超过注塑工艺水平的FDM制品,同时降低生产成本。     

基于3D打印技术的FDM薄板塑件表面成型精度试验研究

从三维(3D)打印技术中熔融沉积快速成型(FDM)的成型原理出发,先分析薄板塑件在成型过程中形成表面质量误差的主要因素,并设计相关实验,主要研究了分层厚度与挤出速度对薄板成型表面精度的影响,以及打印速度对表面粗糙度的影响.并分析得到了零件精度误差最小的参数组合为:分层厚度为0.2 mm、挤出速度为30 mm/s、打印速度为40 mm/s,从而进一步得到了优化制件加工参数的一般原则。     

3D打印参数对PETG基TPU制品力学性能的影响

基于FDM工艺,选用直径Φ1.75mm的PETG基TPU线材为原材料,研究了喷头温度、层厚、填充率、打印速度和平台温度等对试样拉伸强度及拉断伸长率的影响。结果表明,喷头适宜温度应选择200℃;层厚设定需综合考虑制品外观质量和加工时间;填充率应根据模型具体形状和尺寸确定;适宜打印速度应选择40mm/s;平台适宜温度应选择40℃。     

3D打印工艺对木粉/聚乳酸材料性能的影响

采用熔融沉积法(FDM)3D打印工艺制作木粉(WF)与聚乳酸(PLA)质量比为3：100的WF/PLA复合材料,研究了打印工艺参数对WF/PLA复合材料力学性能的影响,确定了最佳打印工艺条件,然后,在最佳条件下,打印WF与PLA质量比为11：100的WF/PLA复合材料,并且,将该材料的性能与FDM 3D打印PLA试样进行了对比。结果表明,当打印层厚度为0.1 mm、打印温度为220℃、打印速度为50 mm/s、填充密度为100%、沉积角度为0时,WF/PLA复合材料的力学性能最佳。在该工艺条件下,WF与PLA质量比为11：100的WF/PLA复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为纯PLA的89.61%、97.56%、82.86%、92.40%和95.04%,与纯PLA相比,复合材料的表面润湿性能较好,吸水率显著增大。