DLP光固化3D打印精密铸造陶瓷型壳的研究

从利用3D打印技术直接制备精密铸造陶瓷型壳的角度出发,采用自制的DLP光固化3D打印设备,研究了每层曝光时间和层厚2个打印参数对陶瓷打印件尺寸精度的影响,测量分析了打印件脱脂烧结后的收缩情况,用扫描电镜观察分析了烧结件断口微观形貌,研究了型壳摆放方式、打印件支撑设计对脱脂与烧结后型壳质量的影响。结果表明,针对本自制设备以及所用的陶瓷浆料,合适的每层曝光时间为30～35 s,层厚为0.1～0.2 mm。烧结件各方向的尺寸收缩率均为15%左右,得到的陶瓷件具有一定的气孔。打印型壳采用封闭式面支撑、型壳素坯脱脂与烧结时采用立放的方式,烧结型壳质量较好。     

基于DLP的珠宝树脂3D打印工艺研究

DLP(数字光处理技术)是一种以面曝光的方式逐层成型的3D打印技术.在DLP的3D打印工艺过程中,当分层厚度确定时,零件的打印精度主要取决于曝光时间和成型方向.设计一个测试试样,研究了采用DLP工艺打印珠宝树脂材料过程中的单层曝光时间和零件成型方向对不同特征打印精度的影响规律.研究结果表明:对于所采用的珠宝铸造树脂曝光...     

浆料挤出式陶瓷3D打印工艺参数及打印件结构角度研究

针对挤出式陶瓷3D打印用于制备铸造型壳，分析了不同层高下浆料的挤出与堆积情况。通过3D打印试验，对比研究了挤出口内径、层高和打印速度对打印过程及打印质量的影响，获得了合适的工艺参数值；对比研究了不同的空间倾斜角度、打印平面内的角度下打印件的质量，获得了打印件的空间最大倾斜角度和打印平面内的最小角度。结果表明，合适的工艺参数为挤出口内径0.6～0.8 mm，层高0.6 mm左右，打印速度20 mm/s；打印件的内、外最大倾斜角度为40°，打印平面内的最小角度为30°。     

基于嵌入式Linux的桌面级DLP型3D打印机设计

针对现有DLP型3D打印机价格高、体积大、普及率低、打印时需要连接个人电脑等问题,详细研究了DLP型3D打印机打印原理及实现方式,使用廉价解决方案改进了原有硬件结构,利用Python语言重新编写控制软件,提出了一种基于嵌入式Linux的桌面级DLP型3D打印机设计方案。3D打印机采用Cortex-A7内核的树莓派为硬件核心,运用开源的计算机视觉库Open CV实现了图片解析与显示,通过控制步进电机带动丝杆螺母实现了打印平台精确升降,利用串口触摸屏代替电脑上位机实现了用户脱机打印。该DLP型3D打印机体积为240×220×500 mm(长*宽*高),最大成型体积达到120×120×160 mm(长*宽*高),打印层高最小为0.025 mm,图片显示分辨率达到1 080 P。实际打印结果表明,该DLP型3D打印机具有打印精度高,体积小,成本低,可实现脱机打印的优点。     

基于熔模铸造的DLP光固化增材制造装备的研制

文章将DLP光固化成型技术与熔模铸造工艺相结合,研制了适用于陶瓷浆料打印的光固化增材制造装备。以实现DLP光固化成型工艺参数：曝光时间、曝光层厚及曝光强度等为设计出发点,合理设计光固化打印机的选型及零部件布置,验证最佳工艺参数,确定了设备最佳曝光时间为30～35 s;最佳打印曝光层厚为0.1 mm。     

水溶性氧化钙陶瓷型芯的挤出式3D打印参数优化与表面精度控制研究

挤出式3D打印成形水溶性氧化钙陶瓷型芯可高质高效成形复杂内腔铸造构件,铸件内腔的残留型芯用水溶解即可快速清理,在复杂内腔构件精密铸造领域具有较大的应用潜力。以针头内径、层高/内径比值、打印速度和内部填充方向四个关键工艺参数进行四因素三水平正交试验,通过对不同工艺参数的3D打印成型坯体进行表面粗糙度测量与统计,采用极差分析确定各个打印参数对坯体表面质量影响的主次顺序,并得到挤出式3D打印氧化钙陶瓷型芯的最优打印参数。结果表明,内部填充方向对型芯坯体表面成形质量有显著的影响,当内部填充方向与外轮廓呈45°和90°时,内部填充浆料与外轮廓层有较多的拐点,拐点处的成形方向发生突变,进而造成挤出压力方向发生突变并作用于外轮廓层,外轮廓层变得凹凸不平,层层堆积成形的坯体表面粗糙度较大、表面质量较差。当针头内径为0.41 mm、层高/内径比值为70%、打印速度为20 mm/s、内部填充方向与外轮廓层平行时,坯体表面粗糙度最小,型芯坯体表面质量最好。通过增加外轮廓层数来可以有效地减小甚至消除填充方向对坯体表面粗糙度的影响,当外轮廓增加至两层时型芯坯体表面粗糙度降低了近22%,这对水溶性陶瓷型芯的快速精...     

多色光敏树脂3D打印机的设计与实现

针对当前以液态光敏树脂为原料的立体快速成形技术来实3D打印实现多色打印和原料回收问题,对光敏树脂的成形方式和固化机理进行分析,对立体光固化成型(SLA)技术和数字光处理(DLP)技术进行了深入研究,提出了一种基于DLP技术的多色光敏树脂3D打印机,详尽论述了高分辨率DLP投影仪的工作原理和电路设计,给出了一个4色光敏树脂3D打印的整体解决方案,并设计了打印原料的自动回收装置。研究结果表明:采用DLP技术的光敏树脂3D打印比SLA技术的打印速度要快得多,同时满足高分辨率3D打印的要求;采用基于DLP技术的多色光敏树脂能实现多层颜色打印以及原料自动回收的功能,满足快速成型制造技术的要求,实现了3D打印智能化和自动化,达到了预期的目标。     

铝合金汽车发动机缸盖复杂结构的SLM制造工艺研究

针对传统汽油发动机缸盖开模铸造周期长、影响研发效率的问题,开展基于激光选区熔化(SLM)工艺的发动机3D打印适应性设计及工艺研究。提出一种基于SLM技术的发动机缸盖成形方案,并进行了成形验证。打印了国内首次有报道的原尺寸3D打印发动机缸盖结构样件,尺寸(长、宽、高)分别为318.4、232.48和107.4mm,与设计尺寸相比,偏差0.5mm,非加工面的表面粗糙度为Ra3.313～Ra5.619μm,内部无明显裂纹、缩孔。随炉试样拉伸强度为468～478MPa。     

3D打印在快速熔模精密铸造技术中的应用

针对3D打印技术在熔模精密铸造行业的应用现状问题,对快速熔模精密铸造技术的工艺原理及国内发展概况进行了研究,分别重点研究了基于光固化成型技术、选择性激光烧结技术及熔融沉积成型技术的快速熔模精密铸造技术的国内研究现状,并深入剖析了这三种技术各自的优势与不足。其中,基于光固化成型技术的快速熔模精密铸造技术主要存在型壳易胀裂技术难题;基于选择性激光烧结技术的快速熔模精密铸造技术虽可有效克服型壳易胀裂技术难题,但存在原型零件强度不高、易翘曲变形等问题;而基于熔融沉积成型技术的快速熔模精密铸造技术则因原型尺寸精度较低、表面质量较差导致其实用性较低。研究结果表明,目前该三种快速铸造技术都还存在各自的技术瓶颈,这在很大程度上限制了其推广应用。     

一种H-bot极坐标3D打印机的结构设计

对传统FDM型3D打印机的机型结构进行了研究,设计了一种极坐标3D打印机。采用一种H-bot同步带结构替代传统笛卡尔坐标运动结构,由机架两台步进电机协同驱动打印头在XOZ平面内的X轴方向和Z轴方向的直线运动,打印平台沿Y轴的直线运动转换为打印平台转盘的旋转运动。H-bot极坐标3D打印机的单台步进电机负载较小,机型更加紧凑,机械结构更为简单。     

微流挤出成形工艺中新型挤出结构的研究

微流挤出成形工艺是基于陶瓷3D打印技术的兴起而出现的一种新兴制造工艺,其具有微米级高精度的特点,适用于高精度陶瓷制造领域.而在微流挤出成形工艺中,挤出结构设计是提高陶瓷零件成形性能的关键因素,将直接影响到成形能否顺利进行.在比较了几种目前国内外使用较为广泛的陶瓷3D打印挤出结构后,提出了一种以微型螺杆泵为核心部件的新型...     

航空高温涡壳类零件3D打印技术应用研究

快速增材技术(3D打印)是运用粉末金属或塑料等可粘合材料通过逐层打印的方式来构造物体的技术,在一定程度上能解决一些冷加工技术无法解决的问题。3D打印能够在航空产品中得以应用,将为航空产品的科研生产提供一种新思路。某型辅助动力的涡壳组件由涡壳、高压进气罩、蒙皮及接头等4个部分组成,其中的零件属于薄壁壳体类零件,铸造难度大,钣金成型困难,通过采用3D打印,结合焊接、机械加工的复合加工,实现了零件精密毛坯的生产,大大缩短了研制周期和成本。     

微流挤出成形工艺挤出胀大机理研究

微流挤出成形是陶瓷快速成形领域的一种新兴工艺,由微流挤出成形工艺和3D打印技术结合形成的陶瓷浆料3D打印,具有陶瓷成形过程简单,成本低的优势。在陶瓷浆料3D打印中,陶瓷浆料挤出过程存在挤出胀大现象,导致挤出丝的形状发生改变,降低了陶瓷产品的成形精度。通过ANSYS软件对不同流道结构下陶瓷浆料挤出过程进行模拟分析,对不同流道下陶瓷浆料挤出胀大情况进行对比,并对挤出压力和挤出口挤出速率进行模拟计算。结果表明：影响陶瓷浆料挤出胀大的因素有陶瓷浆料在流道截面变化处的弹性效应以及在挤出头内的弹性回复,最后进行陶瓷浆料挤出实验对仿真结果进行验证。     

基于ProCAST及3D打印技术的闭式叶轮快速铸造技术研究

针对单件小批量复杂形状零件快速制造问题,以具有复杂内部空腔结构的闭式离心泵叶轮为研究对象,开展了基于Pro CAST及3D打印技术的快速铸造技术研究。首先采用Pro/E软件建立了离心泵叶轮及其浇注系统整体数学模型,通过Pro CAST软件对该叶轮铸造工艺过程进行了数值模拟仿真,然后完成了闭式叶轮及其浇注系统整体树脂模型的3D打印,并以该树脂模型作为熔模进行了熔模精密铸造,最终制得了闭式离心泵叶轮铸件。研究结果表明,利用该快速铸造技术制得的闭式叶轮铸件的尺寸精度可达CT4级,表面粗糙度可达Ra6.3μm以下。     

面向3D打印复合工艺的生物CAD/CAM系统及试验研究

3D打印复合成形工艺将3D打印技术与静电纺丝技术相结合,在构建具有多尺度多梯度结构特征的,生物硬组织修复用再生支架方面表现出独特优势。提出一种针对3D打印复合成形工艺的生物CAD/CAM系统构建方法,不仅能实现成形过程的自动监控,保证多工艺的柔性复合,而且能实现从STL模型,到生成加工路径信息,并最终驱动系统硬件进行加工的自动化处理流程。该系统及方法将生物建模软件与生物3D打印复合成形系统有效集成,将CAD过程中无法建模的尺度信息与来自CAD的加工信息有机结合并处理,有效解决了3D打印成形再生支架时,精度受限而无法在支架内部成形微观尺度结构的问题。最后,通过骨组织工程支架的制备试验验证了系统的有效性。     

3D打印技术和铸造技术的融合应用与展望

3D打印技术与铸造技术相融合将发挥不可估量的作用。3D打印的蜡模、光敏树脂模、塑料、砂型、砂芯、金属等能用于失蜡蜡模、模具、铸型、型芯、复杂内腔镶件等铸造元素,这些元素可与熔模精密铸造、石膏型铸造、砂型铸造、低压（差压）铸造、双金属复合铸造等几乎所有的铸造方法融合,制造各种金属合金构件。融合解决了3D打印材料和成本的问题,突破了只能先模具后铸造的瓶颈,加速了铸造行业的发展,为快速发展个性化创新工厂、制造业升级提供了可能。     

人工骨3D打印与铣削复合加工研究

针对人工骨高效精密制造的需求,展开PEEK材料人工骨高效3D打印与精密铣削复合加工研究。基于响应面方法,以PEEK材料人工骨制造的高储能模量、高效率、低耗材和高表面质量为目标,建立FDM型3D打印与铣削工艺参数的响应值回归数学模型,并据此进行工艺参数优化。得出3D打印最优参数组合为:层厚0.43 mm,内部填充密度55.05%,外周轮廓1.39圈。铣削最优参数组合为:背吃刀量0.2 mm,主轴转速3 500 r/min,进给量0.06 mm。进一步的复合加工试验验证了所构建的数学模型及优化的参数。该研究为PEEK材料人工骨的高效精密制造提供了一种复合加工方法,并奠定了复合加工的工艺参数基础。     

3D打印技术及设备发展现状

首先介绍了3D打印技术的原理及发展历程进行了简要概述,然后对现有的多种3D打印技术的成型方式》材料特性》适用范围进行了分析,包括熔融沉积成形(FDM)》立体光固化成形(SLA)》数字光处理成型(DLP)》分层实体制造(LOM)》电子束选区熔化(EBM)》光选区熔化(SLM)》直接金属激光烧结(DMLS)》电子束熔丝沉积成形(EBF)》石膏3D打印(PP)等多种方法,并针对3D打印设备研究现状从算法和硬件两个方面继续概述,最后,提出未来3D打印技术朝着应用领域多样化》打印设备及材料专用化》3D打印技术标准化的方向发展.     

多光源连续生产的DLP型3D打印机研制

针对当前DLP技术成型幅面较小导致的其在生产型3D打印设备中难以使用的问题，提出一种多光源连续生产的DLP型3D打印机设计方案。利用多个DLP光机扩大成型幅面，设计出一种具有多沟槽的托板及梳状铲刀，以此实现成型后的零件自动从托板上取下并放到接料槽中，并配合集中供液系统实现打印机内树脂的自动补充。借助计算机网络技术，每次打印完后通知云端服务器，服务器自动下发下一个生产任务给打印机，解决了DLP型3D打印机幅面过小及无法连续生产的难题，对3D打印技术从原型制造到小批量生产的升级有着积极的意义。     

基于DLP原理的3D打印机设计与实现北大核心

在DLP成型技术研究的基础上,研制了一种新型的3D打印机。提出了基于DLP原理的3D打印机机械结构设计方案,设计了基于ARM Cortex-A8内核的嵌入式控制系统,介绍了适用于DLP3D打印机的405 nm近紫外光波段可固化新型光敏树脂的制备方法;在美国TI公司DLP技术基础上,通过软件优化,研制了DLP打印设备专用高分辨率光学引擎,实现WXGA(1280×800)级的分辨率;基于LED光源和DMD技术研制了长寿命光学投影系统,解决在近紫外光环境下HTPSLCD和LCOS的寿命问题,提升了光固化效率;设计了可实现间隔式分离或多米诺骨牌式分离的新型模型剥离装置,提高了剥离效率和模型的完整性。基于DLP原理的3D打印机因为去除了昂贵的激光发生器和激光振镜,具有极高的性价比。