熔融沉积成型过程喷头的传热模拟及实验研究

针对典型的熔融沉积快速成型喷头结构,建立了喷头的热分析有限元模型,分析了喷头的热传递路径和过程,应用有限元软件ANSYS对喷头的温度场和应力场进行数值模拟仿真。结合仿真分析和实验研究,分析了喷头堵塞的原因并提出了解决方法,为喷头的温度控制和结构优化设计提供了参考。     

熔融沉积成型聚合物熔体挤出速度控制

在熔融沉积成型中对熔体流经液化管和喷嘴的沿程压力降进行理论计算，得出了熔体挤出沿程的压力降与挤出流率、成型温度的关系。通过实验测出驱动电机的负载特性曲线，在此基础上确定了稳定挤出与不稳定挤出的速度区间。研究结果对于确定成型过程的挤出参数、保证成型精度具有重要参考价值。     

熔融沉积成型中的原型翘曲变形分析

熔融沉积成型(FDM)是一种典型的快速成形(RP)技术。该文以熔融沉积成型过程中制件的翘曲变形为研究对象,分析了层间应力和翘曲变形产生的根源及其作用机理,建立了原型的翘曲变形模型。通过对模型的分析,定量地分析了沉积层数、环境温度、材料的线收缩率等工艺参数对原型翘曲变形的影响,并提出了减小原型翘曲变形的相应措施。     

熔融沉积成型三维打印参数最优组合的试验验证

对层厚、壁厚、打印速度、打印温度等影响熔融沉积成型三维打印的因素进行了分析,以聚乳酸为基体材料,以底面直径和高度均为10 mm的小圆柱体为打印对象,以耗材用量和尺寸误差为试验指标,基于多指标正交试验中的极差分析法进行熔融沉积成型三维打印参数最优组合试验。试验结果表明,当层厚为0.4 mm、壁厚为0.4 mm、打印速度为40 mm/s、打印温度为200℃时,进行熔融沉积成型三维打印,可以在基体材料丝消耗较少的情况下获得较高的成型精度。     

熔融沉积快速成型工艺过程分析及应用

介绍熔融沉积快速成型技术的基本原理,分析成型工艺过程的技术特点。从机械系统和控制系统等主要组成部分论述了熔融沉积成型设备的整体构造。以一个深沟球轴承为研究案例,详细地论述了成型件的具体加工过程并在MEM320A快速成型机上加工出ABS材料的实物。最后,探讨了熔融沉积快速成型技术在产品设计、功能展示、样品制造和生物医学等领域的应用情况,同时展望了该技术在未来的发展前景。     

熔融沉积成型彩色3D打印控制研究

目前熔融沉积工艺(FDM)3D打印机大多数只能打印颜色单一的模型,为了改善这一现状,在深入研究现有3D打印机的基础上,设计出一套可以实现彩色成型的3D打印控制方案。该方案以Hbot机构为主要机械结构,使用混色挤出头作为成型挤出头,同时应用Bresenham直线算法,三次多项式型加减速控制算法对系统进行运动控制。为了验证该方案的有效性与稳定性,以过渡色打印和多色打印进行打印测试。结果表明,所提出的控制方案可以在精确地完成模型打印的前提下,同时保证很高的稳定性。     

低温金属熔融沉积成型工艺研究

根据熔融沉积成型(FDM)工艺制造原型高效快速,原材料适应性广的特点,提出了以低温金属代替热塑性材料实现原型制造的方法,探究以低温金属为材料的熔融沉积成型工艺特点和各工艺参数对沉积成型质量的影响,并在此基础上开发了低温金属三维打印系统。实验以Sn99.3Cu0.7金属丝为材料,设计并实现了单层沉积和多层沉积实验。实验证明:通过优化低温金属三维打印系统运动参数,能够得到质量较好的单层金属线和三维金属模型,验证了低温金属熔融沉积成型工艺在PCB制版和金属三维成型方面应用的可行性,并根据实验结果提出了后续技术发展应重点解决的问题。     

熔融沉积成型3D打印机混色装置的研究

当前基于熔融沉积成型的桌面级3D打印机的大部分打印头装置只能打印一种颜色的耗材,打印出来的物体颜色单一,为了解决这一问题,在分析了整个3D打印头装置的基础上,运用TRIZ理论对3D打印头进行了创新设计,设计出一种双进料单挤出的打印头装置,该打印头装置能将两种颜色的耗材融化混合,并从同一喷嘴挤出,实现混色打印。运用UG有限元模块对所设计机构进行了温度场的模拟分析,最终对装置进行了试验,验证了温度场分析的正确性,达到了混色要求,为3D打印机混色装置的进一步研究提供了理论依据。     

FDM熔融沉积3D打印悬垂结构试验研究

为了指导3D打印技术课程实训与技能竞赛、研究PLA聚乳酸材料熔融沉积成型悬垂面的表面质量和打印效率,通过自主设计悬垂模型结构,试验研究了不同悬垂角度下悬垂结构表面的成型质量;并且,通过单一变量法,对悬垂模型结构的打印层厚、填充密度、有无支撑三个工艺参数进行了试验研究,结果表明：打印层厚对悬垂结构熔融沉积成型效率影响最大、填充密度对悬垂成型外表面质量影响最小,并为3D打印实训课程的教学和技能大赛中悬垂结构熔融沉积成型提供了方法参考。     

基于熔融沉积成型技术的支撑算法设计

针对现有的熔融沉积成型支撑结构生成算法中耗材量大和结构不合理的缺陷,提出了一种支撑结构的生成算法。试验结果表明,该算法基于熔丝能够悬空的最大长度为判断标准来选择模型上的待支撑区域,能够减少打印耗材和打印时间。     

基于ARM的FDM控制系统

文中就FDM快速成型技术提出一套基于ARM控制器的嵌入式、模块化、网络化控制系统.FDM控制系统由主控模块、运动模块、温控模块和送丝模块四大模块组成,各个模块都带有独立的CAN总线通讯模块,增强了系统的独立性和可移植性.另提出基于标准数控代码的加工模式,从而建立1个成本低、性能高、稳定可靠和易于组态复杂控制系统.     

基于CFD分析的翼型性能预测

采用CFD软件FLUENT6．2对CW-1翼型进行数值模拟,预测并分析翼型的气动性能和噪声水平,为进行翼型性能优化奠定基础。     

一种熔融沉积3D打印的高性能超材料吸波结构

高性能超材料吸波结构是近年学术界和工程界研究的热点,它通过单元结构的周期阵列排布形成吸波超材料结构,实现超材料的吸波层与自由空间的阻抗匹配,大幅提高对电磁波的吸收率,在隐形技术、通信天线及微波成像等军事和民用领域具有广阔的应用前景。基于超材料阻抗匹配原理,提出了熔融沉积3D打印技术制备超材料吸波结构的方法,实现了一种由聚乳酸（Polylactic acid,PLA）单元空腔和具有优异电磁特性的蒸馏水复合组成的超材料结构的精确设计与制造,获得了在8.2~30.0 GHz电磁波频带内具有90%以上吸波率的高性能超材料吸波结构。研究表明该超材料结构还具有良好的极化无关和宽角度吸波特性。所设计制造的超材料吸波结构具有性能强、厚度薄、质量小等诸多优异的特性,为推动高性能吸波结构的深入研究提供了一种新的思路。     

基于CFD的POD推进器水动力性能模拟

阐述了POD推进器的结构和特点,对数值模拟结果进行了分析,最后总结了SC/Tetra的优点和缺陷,论述了CFD方法在吊舱水动力性能研究中的应用情况以及在流体研究中的重要作用.     

Investigation of 3D Non-Random Porous Structures by Fused Deposition Modelling

The development of 3D non-random porous structures for biomedical applications has been of interest for many years. Processing of these 3D non-random porous structures using the fused deposition modelling (FDM) process is presented in this paper. The FDM built structures were evaluated to determine their suitability for use in the area of tissue engineering. The influence of process parameters on the porosity, pore diameter and compressive strength of the porous structures was investigated. The FDM process was found to be able to provide good control and reproducibility of the desired degree of porosity and 3D microstructure. This technology also offers flexibility and ease of varying the microstructure to meet specific structural and functional requirements for tissue engineering. RID=" ID=" <E5>Correspondence and offprint requests to</E5>: Dr C. K. Chua, School of Mechanical and Production Engineering, Nanyang Technological University, Nanyang Avenue, 639798, 2263, Singapore. E-mail: mckchua&commat;ntu.edu.sg     

基于灰关联度分析的FDM工艺参数优化研究

针对熔融堆积成型工艺中的加工时间、尺寸精度、翘曲变形3个指标,选择线宽补偿(A)、挤出速度(B)、填充速度(C)和层厚(D)4个工艺参数作为控制因子。首先,通过正交实验确定控制因子对单个指标的影响程度,然后进一步利用灰关联度分析确定控制因子对综合指标的影响程度及最佳工艺参数组合方案。结果表明对综合工艺指标影响的主次顺序为A、D、C、B,最佳制作参数组合为A1B3C3D3。     

基于CFD技术改善双吸离心泵叶轮性能

介绍了低比速离心泵特点,阐述计算的控制方程和叶轮通道网格划分方法.运用CFD软件FLUENT对不同叶片形式叶轮流道进行三维湍流流动计算.计算采用压强连接的隐式修正SIMPLEC算法和雷诺平均法的RNG k-ε湍流模型.根据计算结果分析叶片形式对流速分布、压力分布的影响,揭示叶轮内流动规律,提高低比速离心泵优化设计的水平.     

熔融挤压快速成型中支撑工艺的研究

针对单喷头的熔融挤压快速成型制作成型件的特点,必须保证能很好地去除支撑才能得到制件的要求,对熔融挤压快速成型中支撑工艺进行了研究。支撑关系到零件的加工成败、加工时间和表面质量等,提出了支撑的一些生成原则和设置辅助支撑的作用。根据挤出丝的截面形状,建立了支撑丝宽的数学模型,对生成支撑的重要工艺参数进行了分析,结果表明:栅格宽度w较出料速度v对支撑间的间隙L0影响要大,但当层高h由0.2 mm变为0.1 mm时,栅格宽度对支撑间间隙的影响基本不变,而出料速度对支撑间间隙的影响成倍增长,并进行了实验验证。     

CFD在涡轮钻具机械性能预测分析中的应用

文中采用实体建模、CFD前置处理器等工具真实、准确地建立涡轮定、转子单周期跨叶片流道计算模型,应用CFD(计算流体动力学)技术研究分析了其在不同转速下的内流场。对模拟出的涡轮叶栅内流场,重点分析了转子叶片表面压力场的分布情况,并将模拟结果与十级涡轮台架的实验数据进行了对比,证明了应用CFD技术对涡轮钻具叶栅内流场模拟分析的有效性,为涡轮钻具机械性能预测分析提供了一种有力的技术手段。