基于正交试验的FDM 3D打印工艺方法研究

正交实验设计和分析方法是研究多因素多水平工艺优化实验的有效方法。针对目前3D打印领域缺乏行业标准、影响3D打印成型结果的工艺参数繁多、最佳工艺流程难以确定的问题,采用正交实验方法研究影响3D打印成型质量的工艺流程,分析出层高设置、打印速度、填充密度依次为影响FDM(熔融沉积)3D打印成型的主要因素,并得出层高0.18mm,打印速度40 mm/s,填充30%时表面质量较好。正交实验方法对优化3D打印工艺流程、提高打印效果具有借鉴意义。     

基于FDM彩色3D打印自适应控制系统的设计

随着3D打印技术愈发普及,市面上现有的基于混合多丝的彩色3D打印机因存在颜色库不全、混合颜色分辨率不高等缺陷而无法满足广大需求,为解决这一问题,提出了搅拌混色、实时调色和适宜温度场的综合方案。采用基于CMY-KW(红、黄、蓝、黑、白)调色原理自组开发设计的"五进一出"搅拌喷头;基于改变PWM输出占空比,实现步进电机的速度自由切换的原理搭建配套控制系统;基于调整PWM输出占空比改变多个风扇转速的原理,构建适宜稳定空间温度场,并对温度场进行仿真,以便观察和对比打印效果;通过打印实验,验证搅拌混色的可行性、控制系统的有效性和适宜温度场的优化性。该实验完成了彩色3D打印,为彩色3D打印技术的研究提供了一种新的解决方案。     

基于FDM 3D打印支撑添加的一体化教学

熔融层积成型技术(FDM)中的支撑添加的合理与否直接决定了产品的成功率及表面质量,为了快速合理地选用支撑的添加方法,从支撑添加原理出发,结合教学中的实际情况,充分运用多种信息化教学手段及教学评价方法,找到适合中职学生关于FDM 3D打印支撑添加的一体化教学方法。     

基于田口法的FDM3D打印机工艺参数能效优化方法

为研究工艺参数与FDM3D打印机能效耦合的复杂机理,提出一种基于田口法的FDM3D打印机工艺参数能效优化方法。通过设计田口法实验,采集了FDM3D打印机加工过程的能耗以及加工时间数据。采用信噪比分析实验数据,确定能耗和加工时间与工艺参数的关系。研究显示在实验范围内,较低的热床温度和喷头温度,以及较大的打印速度和分层厚度,可大幅减少FDM打印时间,有效降低FDM打印能耗。针对自行研制的FDM 3D打印设备,分别给出了面向最高能效和最高打印效率的优化工艺参数组合。     

彩色3D FDM打印关键基础技术

针对彩色3D FDM打印关键基础技术,从研究现状、成形精度和存在问题等方面进行探讨,着重对多喷头联动控制、扫描路径规划、工艺参数优化、表面精度提高、内部质量等方面进行探索,致力于开发具有自主知识产权的彩色3D FDM打印快速成形设备。     

熔融沉积(FDM) 3D打印成形件的力学性能实验研究

为提高不同填充率的制品力学性能,采用打印精度更高的类Delta并联式打印机,以较优固定参量实施应用广泛的熔融沉积(FDM)3D打印工艺,制备了不同填充率PLA耗材实验试件,并分别做了拉伸、弯曲和压缩实验,得到了较优的拉伸、压缩应力-应变曲线和弯曲载荷-位移曲线。同时开展了3D打印试件的抗拉强度、断裂伸长率、抗拉刚度、所承受的最大弯曲载荷和抗压强度研究。结果显示,填充率是影响3D打印试件变形失效和力学性能的关键因素,随着填充率的增加,试件的强度和刚度明显提高,而且同心线填充试件抗拉强度和断裂伸长率最大,直线形填充的刚度要优于同心线填充和格子形填充的刚度。     

FDM型金属3D打印研究现状与展望

熔融沉积成形(FDM)是目前最常用的3D打印技术之一,具有设备简单、成本低、操作简单等特点,广泛应用于航天航空、汽车、医疗、新能源等领域。介绍了FDM打印技术的原理,通过与常见金属3D打印技术相比较,突出了FDM型金属3D打印的优点,并介绍了FDM型金属3D打印的工艺流程。从FDM型金属3D打印材料种类展开描述,对不同金属材料进行相应的分类,重点阐述打印过程中所涉及的粘接剂的选择、打印工艺的优化、脱脂烧结方式的设计与试验等方面的研究进展。最后对FDM型金属3D打印的发展及应用前景进行了展望。     

FDM 3D打印尺寸误差及其工艺补偿方法研究

针对熔融沉积成型的3D打印零件由于打印材料状态波动而产生的尺寸误差,以螺纹连接件作为实验实例,对不同打印部位由打印材料热胀冷缩而产生的尺寸变动进行了分析。通过实验数据对比分析,提出了提高3D打印精度的改进措施,并对熔融沉积成型3D打印机使用过程中的部分技术问题进行了描述和分析,提出了相应的技术应用建议。     

基于斜面结构产品FDM式3D打印方法的研究及应用

对于大尺寸的铸件模具,3D打印时通用的挤出丝线宽度在2～20mm,成型后为了确保表面的尺寸、粗糙度等精度,需要进行精加工。而在精加工的过程中,经常会发现在产品耐受工作范围内有孔洞,特别是对于带有斜面结构的产品,从而影响了产品的使用强度,造成产品报废或者需要返工处理。提供了一种用于打印带有斜面结构产品的FDM式3D打印方法~([1]),通过设定斜面结构的表皮层和延伸量,来增加斜面结构的实体区域,从而实现斜面区域的实体打印,避免了斜面上孔洞的出现,保障了产品的工作强度~([2])。此种方法,通过设定产品表皮层的实体打印区域,保证了产品的整体质量,且通过设定表皮层的厚度和延伸量的大小,实现了产品每层切片上表皮层打印区域二维数据的确定,从而为打印提供了基准。避免了FDM打印过程中表皮塌陷,提升了斜面成型质量,缩短了表面成型时间。同时由于表面的实体打印,避免了由于斜面角度过大,在精加工时出现的表面孔洞缺陷。     

PEEK的3D打印参数优化及铣削试验研究

以医学中常用到的PEEK材料作为研究对象,通过3D打印试验,对打印过程中的因素参数进行优化试验研究。利用正交试验法,以打印尺寸误差为试验指标,选取层厚、打印速度和喷嘴温度三个主要因素展开优化试验。铣削试验是利用电主轴对打印模型进行表面加工,选取合适的铣削参数展开试验。试验结果表明:层厚为0.3mm,打印速度为15mm/s,喷嘴温度为360℃时,可以获得最佳的打印质量;在此基础上进行铣削可以提高表面精度,并进一步通过试验验证。     

面向低碳节能的FDM 3D打印轮廓路径规划

针对当前FDM3D打印切片过程中对轮廓路径的规划易陷入路径长度局部最优而导致能耗增加的问题,提出了一种面向低碳节能的轮廓路径规划方法。首先,根据FDM 3D打印多轮廓的打印顺序建立了轮廓路径的数学描述模型;然后,结合遗传算法收敛速度快与模拟退火算法能够接受较差解的优势,建立了基于遗传模拟退火算法的轮廓路径规划方法,包括：确定各轮廓几何中心并将其视作算法的初始点集合,通过遗传模拟退火算法求解各轮廓几何中心的最优连接路径,基于该路径确立各轮廓的打印起始点等步骤;最后,文章通过案例研究验证了所提方法的可行性。     

基于工艺参数响应曲面的FDM 3D打印机能耗分析

熔融沉积技术(Fused Deposition Molding,FDM)在3D打印领域应用广泛,其能耗特性尚不明确,因此进行了FDM 3D打印机工艺参数对能耗的影响研究。通过设计响应曲面实验,采集了FDM3D打印机加工过程的能耗数据。利用实验数据生成响应曲面并作降维处理,分析各个工艺参数对能耗的变化趋势的影响,即随着热床温度的升高则能耗上升,随着打印速度、分层厚度的增大则能耗降低。获取较低的能耗需要尽可能地减少待机和加工时间,一方面要选择合适的热床温度和喷头温度,另一方面选择较大的打印速度和分层厚度。     

FDM 3D打印件缺陷产生原因及处理方法的研究

近年来有关于熔融沉积快速成型的技术迅速被普及,3D打印机的使用已经大众化。FDM(熔融沉积成型)3D打印件缺陷的产生极大地阻碍了3D打印使用的发展,论文归纳总结了FDM 3D打印件缺陷的种类,并针对各类缺陷分别研究了其处理的方法,最大限度提高3D打印件的质量,减少废品率。     

基于Fluent的FDM 3D打印机喷头分析与结构优化

针对熔融沉积型3D打印成型件容易出现产品精度比较差的问题,以喷头出口处流体速度为研究方向,建立喷头的流体分析有限元模型,设计田口方法,分析在加热腔长度、丝料过道长度、加热腔温度3个因素的水平组合条件下的流体速度;建立喷嘴三维模型,运用ANSYS Fluent软件对模型进行仿真分析,获得出口截面速度云图,分析出口截面速度方差,并对喷头进行结构优化设计。通过理论与实验相结合的方法,证实优化后的喷嘴有效提高了产品精度。实验结果表明:加热腔长度h_1=5 mm、丝料过道长度h_2=8 mm、加热腔温度T=240℃时,打印产品的精度最高,为喷头的结构优化提供了参考。     

3D打印中FDM技术的应用及成型件精度分析

介绍了3D打印技术的应用,分析了影响成型件精度的因素.在加工阶段,通过优化工艺参数,选用适量的分层厚度、合适的加工参数、有效的支撑结构设计以及质量精度高的加工设备,可提高成型件的精度和表面质量.     

熔融沉积(FDM)3D打印零部件抗压强度的可靠性分析

抗压强度是影响3D打印零件可靠性的重要因素之一,为了确定影响抗压强度的主要工艺参数,利用田口法,设计出一组L8正交试验,并进行压力试验,采用方差分析对工艺参数进行研究,初步得出打印方向和打印温度是影响抗压强度的主要因素;通过实验数据,结合双参数威布尔分布模型,完成3D打印零部件抗压强度的可靠性分析,通过优化工艺参数,达到改善3D打印零部件质量的目的。     

基于FDM技术的多喷头3D打印机关键技术研究

为实现FDM (熔融沉积成型法) 3D打印技术多色彩模型三维实体快速成型效果,设计了基于3组喷头可无干涉交替打印的多喷头3D打印机整机结构,并通过分析单喷头3D打印机工作流程,对比出多喷头3D打印机具有喷头数量多、联动复杂等工作特点,确定了多喷头3D打印机需解决的关键技术为喷头预热时间、喷头切换精度,并据此分析了控制流程,研究了控制系统。最后,依据线性换算方法计算了多组喷头预热时间,利用三维空间矫正方法补偿了喷头切换精度。     

大尺寸FDM模具防变形翘曲打印参数研究

在用FDM工艺打印模具过程中,其工艺是将材料熔融挤出堆积,粘结层与层之间存在在温度梯度,每层的收缩率不一致,容易造成模具翘曲变形、开裂。本文研究打印温度、内部网格填充、参数对模具翘曲变形和开裂的影响。     

FDM 3D打印机喷头温度场分析与结构优化

针对熔融沉积型(FDM,Fused Deposition Modeling)3D打印机喷头系统在打印过程中存在打印材料提前软化和打印成型件不能及时冷却,引起打印精度差的问题,设计了一种高效简易的3D打印机喷头冷却装置。通过ANSYS fluent软件对结构优化前后的喷头和打印材料进行了热学仿真分析,得到结构优化前后喷头温度云图和打印材料的温度云图、应变云图的模拟数据。并通过实验测量出结构优化前后打印成型件的误差。结果表明:结构优化后喷头的冷却装置能够有效改善打印材料提前软化的现象,打印的成型件能够及时冷却,打印精度得到提高。