基于半球壳式导流体无阀微型压电泵的3D打印机挤出机构设计

在研究3D打印机工作机理的基础上,针对现有3D打印机挤出机构存在的断丝或流涎方面的问题及研究现状进行深入分析,文中提出一种新型3D打印机挤出机构,设计基于半球壳式导流体无阀微型压电泵为挤出机构固态丝材回抽过程引起的喷嘴空缺提供熔融态丝材的微补给,建立基于导流体无阀微型压电泵的3D打印机挤出机构三维实体模型.解决了目前3D打印机挤出机构出现的断丝或流涎方面的问题,为基于FDM技术的3D打印机提高打印质量提供一种有效的解决方案.     

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。     

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。     

GE欲扩冲3D打印制造规模

<正>【本刊讯】GE公司航空事业部近日计划扩充3D打印制造规模,并将借助3D打印用于制造喷气发动机的燃料喷嘴。今年下半年开始,3D打印机将陆续就位,Auburn工厂将与明年正式开始3D打印产品级零部件。预计到明年年底,该工厂将配备10台3D打印机,占其生产能力的三分之一,计划最终3D打印机数量将超过50台,而Auburn也将专门制造LEAP喷气发动机的燃料喷嘴,成为首家大规模采用增材制造技术的工厂。与传统车床或金属切割机的制造方式不同,3D打印主要是由激光或电子束,根据CAD文件逐层熔融细     

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。     

基于ABAQUS的FDM工艺3D打印机喷嘴温度场模拟及结构优化

喷嘴温度是影响FDM工艺3D打印机打印质量的重要参数,不合理的温度参数易造成打印速度慢、堵塞、断丝等问题。对传统喷嘴工作过程中温度场分布情况进行了有限元模拟,发现其存在温度场分布不合理等问题,针对这些问题提出了结构优化方案。利用ABAQUS有限元软件对结构优化后的喷嘴温度场进行了模拟,通过与传统喷嘴温度场分布和热量传递情况的对比和实验验证,发现结构优化后的喷嘴比传统喷嘴在工作过程中更具有优势,同时结构优化后的喷嘴还可在保证打印件质量的情况下进一步提升打印速度。     

熔融层积成型(FDM)3D打印中切片参数对拉丝现象的工艺影响研究

对熔融层积成型(FDM)技术的3D打印工艺进行研究,比较分析采用打印文件不同的切片参数对模型拉丝情况影响,减低FDM-3D打印模型过程中出现的拉丝情况。实验结果显示切片参数中的回抽距离、回抽速度和打印温度对模型拉丝现象有比较大的影响。当回抽距离为2 mm、回抽速度为2 500 mm/min、打印温度为195℃时,打印模型的拉丝现象最少。     

基于机器视觉的FDM-3D快速成型异常工况监控系统

针对FDM-3D打印过程中存在的各类打印故障,提出了一种基于机器视觉的FDM-3D快速成型异常工况监控系统,该系统能够完成自动识别和报警等功能,实现无人值守状态下的智能监控。首先,基于视觉提取实际打印目标的轮廓;然后,基于计算机图形学获取stl文件中待打印物体的理论轮廓,并将其与实际打印目标的轮廓做对比;最后,开发一个基于网络的自动报警系统。实验结果表明,该监控系统能够对零件垮塌或打印机喷头堵塞等状况实现实时在线的评价。基于图像识别的监控方法能够与3D打印目标的造型实时匹配,该方法可以扩展到多种不同类型的打印机。     

3D打印机喷头组件的水冷设计及仿真分析

研究3D打印机的打印过程时发现,打印过程中存在喷头堵塞、打印精度低、速度低等问题,其主要原因是导丝管中的热量不能及时传导出去.为了解决喷头组件散热问题,设计出水冷装置模型,首先通过计算得出冷却的理论数据,然后结合傅里叶热传导定律,利用Fluent软件进行仿真分析,得出散热装置的温度数据以及温度分布云图等重要参数,最后仿真和计算相互验证.结果表明:该水冷装置设计合理,能够满足导丝管内降温需求,有利于降低3D打印机喷头堵塞频率,提升打印精度、速度以及成型质量,为进一步优化3D打印机提供了参考.     

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...     

聚醚醚酮3D打印成形工艺的仿真和实验研究

为解决高性能医用聚醚醚酮（polyethoretheretherketone,PEEK）零件复杂结构难以加工的问题,采用基于熔融沉积原理的3D打印方式,辅以高温成形腔体结构,通过模拟仿真和工艺实验,开展PEEK的快速成形系统工艺研究。仿真结果表明：采用接近PEEK玻璃化温度的高温成形腔体环境,可以明显地减小PEEK试样的翘曲变形；采用较小内径的喷嘴,有利于PEEK丝材的熔化和熔融挤出稳定性。实验数据表明：喷嘴内径0.4 mm和打印层厚0.1 mm的设置条件下,PEEK试样的最高平均拉伸强度可达到74.74 MPa,接近传统注塑成形零件的拉伸性能。     

多喷头FDM 3D打印机的设计与研究

针对熔融挤压沉积技术的3D打印机喷头数量少、打印色彩单一问题,分析了多喷头3D打印机的整机设计方案,采用滚珠丝杠传动方式规划了打印机的多喷头结构,确保了打印机喷头间不发生干涉。通过研究各喷头坐标位置切换,设计了3D打印机多喷头的控制逻辑算法,实现了工作台在并行喷头间往复切换,并根据送入喷头的丝料颜色差异,利用计算机对其打印过程进行了仿真分析,得到了多色彩三维数据模型。     

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。     

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。     

基于Delta并联机械结构的3D打印机研究

基于Delta并联机械结构相比于笛卡尔坐标系机械结构的优势,并将其用于3D打印机的研发与设计,提出了一种基于Delta机构、低成本、网络化3D打印机设计方案。相比使用更加广泛的笛卡尔坐标系3D打印机,Delta式3D打印机允许更大的打印体积和更快的打印速度。该打印机以STM32单片机作为核心控制器,以步进电动机作为驱动元件,驱动同步带转动,利用滑块控制打印头按照预定的轨迹行进。为减轻打印头的重量,提高打印速度,采用远程送料机构,并通过步进电动机送料,进行数字温控,配合打印头完成打印作业。为加快3D打印机推广及使用,提出互联网3D打印方案,通过配备Wi Fi模块实现数据的无线传输与远程控制,并增加了自动调平、断电续打、断丝检测等功能,极大地增强了3D打印机使用的便利性。实践表明该打印机具有运动平稳、高速、高精度、成本低、易于控制等优点。     

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。     

复杂成型曲面FDM-3D打印精度控制研究

3D打印置钉瞄准器为脊柱椎弓根个体化置钉提供了有力的研究工具和技术突破点。为有效地抑制FDM-3D打印瞄准器反向模板及导向孔管的制造误差,通过对试验样品的3D打印正交试验及回归分析,得到了FDM-3D打印工艺参数的优化组合以及尺寸误差的修正方法,在此基础上制造出与定位曲面贴附吻合良好的反向模板以及较高精度的导向孔管,为提升FDM-3D打印型瞄准器的精确性和安全性提供了技术保障。     

3D打印多色打印方法分析

3D打印技术根据所用材料的状态及成形方法不同可以分为多个种类,其中,熔融沉积成形技术(FDM)应用最广泛。通过多年的3D打印经验以及3D打印技术在多色打印方面的发展,对采用熔融沉积成形技术(FDM)的3D打印机多色打印方法进行研究,得出这种打印机实现多色打印的四种方法,通过分析,总结出每种打印方法的优点和缺点,希望能为从事3D打印的工作人员起到一定指导作用。     

FDM工艺的散热机构的改善

3D打印机喷嘴的加热电偶处温度过高,将会导致大部分的温度传递到喷嘴的尾部,使得喷嘴内部的材料软化,出现材料倒流,倒流的材料回流后凝固堵塞喷嘴,影响打印效果。提高FDM工艺3D打印的散热能力,运用鳍片式散热机构对喉管处降温,辅助以风扇增加流速,使温度降低到令倒流的熔融态材料凝固。计算了鳍片式散热结构的散热量,建立鳍片式散热结构模型,运用workbench进行仿真,通过研究发现散热最佳效果的相邻散热鳍片间距与鳍片厚度比为9:1,鳍片数量在(10～12)时候散热效果最佳。使散热效果得到显著改善。     

基于FDM的低熔点金属牙模制备方法研究

对熔融沉积成形过程中丝材的受力情况进行了分析,分别建立了丝材进给力和挤出阻力数学模型以及有温度场影响情况下的力学模型;通过ANSYS Workbench软件对喷头温度场分布情况和挤出阻力进行有限元分析与计算,并对一定打印温度下的进给力和挤出阻力进行计算比较,得出在230℃~240℃范围内满足打印条件的结论。通过熔融沉积成型技术以低熔点金属材料制备具有一定精度的牙模,通过不同打印温度和不同分层厚度的制备实验发现:在240℃时初始层成型质量较好,同时分层厚度越小得到的牙模越精细。考虑到成型时间和成型质量,最终选择打印温度240℃、分层厚度0.2mm作为牙模制备的参数设置。