挤出方式对黏弹性浆料3D打印出料可控性的影响EI北大核心CSCD

基于挤出工艺的陶瓷3D打印技术应用过程中,不同挤出方式对出料速率可控性存在重要影响,从而导致打印样件在表面质量及打印成功率方面存在明显差异。针对这一问题,研究选择柱塞和螺杆两种挤出方式,在Bingham黏弹性流体浆料及0.6 mm喷嘴直径的基本条件下,结合现场实验数据和模拟仿真得出的出料速率变化曲线,对柱塞与螺杆两种挤出方式的3D打印效果进行对比分析。结果表明:螺杆挤出方式在0.03 s内,出料速率已降至原始出料速率的30%以下,而柱塞挤出方式达到该出料速率所需的时间为2.4 s,在停止供料的0.27 s内柱塞挤出方式的出料量是螺杆挤出方式出料量的3倍。通过流场分析发现黏弹性浆料条件下两种挤出装置的驱动原理不同是造成该差异的主要原因。     

利用聚乳酸线材进行盲文增材制造的最优参数研究

目的 为了解决目前3D打印制造盲文存在的成本高、操作复杂的问题,将生物相容性好、可回收利用的聚乳酸线材应用于熔融沉积成型3D打印机来制造盲文,使盲文的增材制造更加简便、成本更低.方法 首先利用三维软件设计盲文文本,根据盲文文本的特点和标准设计相应的参数,如点径、点距、方距、点高、行距等.然后将设计好的3D文本分层,用单螺杆挤出的聚乳酸线材和熔融沉积3D打印机进行打印,在打印的过程中设置不同的打印温度、打印速度和层高.对打印的质量评价采用平滑度、尺寸精度、耐磨性、耐水性等4个参数进行综合评价.结果 采用正交试验法对打印参数层高、打印温度、打印速度进行分析,当打印温度为180℃,打印速度为90 mm/s,打印层高为0.1 mm时,打印盲文的质量优良.结论 按最优参数打印后的盲文安全无毒,经久耐用,可回收及降解,耐摩擦,具有一定的防水性,而且成本低,操作简单,可用于部分盲文制品.     

薄膜电极3D打印设备的设计与实现

以黏稠状液体为打印材料,采用挤压式3D打印方式制造薄膜电极,搭建了适合薄膜电极打印的3D打印平台.选用可灵活更换针头型号的针筒来储存3D打印材料.设计了打印机机械结构、喷头和气动控制部分.通过试验确定材料的最佳配比,研究了针头在不同压力和起始高度下打印的效果.通过优化工艺参数进行热电池薄膜电极的成形试验,并采用光学显微镜对其打印表面进行了观测.结果表明,打印的薄膜可以很好地黏结在泡沫镍网上,所设计3D打印设备可用于制造薄膜电极.     

气溶胶微喷射打印柔性电路成形工艺研究

目的 采用气溶胶微喷射技术进行打印柔性电路研究,以获得最佳柔性电路成形参数。方法 针对柔性电路成形工艺优化问题,采用控制变量法,选择聚焦比、工作距离、喷嘴直径、打印速度4种工艺参数为因素,设计单因素实验。通过分别改变4种工艺参数,研究在打印过程中工艺参数对打印线条形貌的影响规律,并利用气溶胶微喷射打印技术在平面与曲面基底上打印柔性电路加以验证。结果 在聚焦比为4、工作距离为3 mm、喷嘴直径为500 μm、打印速度为10 mm/s条件下,得到的打印线条形貌最佳,并且线宽特征值较低。结论 打印线宽随聚焦比与打印速度的增加呈逐渐减小的趋势,随工作距离与喷嘴直径的增加呈逐渐增大的趋势;聚焦比、工作距离、喷嘴直径与打印速度的改变对打印线条的线宽特征值和线条形貌影响明显。     

变论域模糊PID控制微流挤出型3D打印机的挤压力研究

为了提高微流挤出型3D打印机的打印精度，针对其挤压力控制在挤出成型过程中存在时变性和非线性等典型特性，基于挤压力模型分析打印材料的挤出成型过程，并提出了一种变论域模糊PID（proportion integration differentiation，比例积分微分）控制策略，以实现挤出成型过程中挤压力不规律变化时的快速调节功能。同时，利用MATLAB软件建立挤压力控制系统仿真模型以开展不同控制策略的仿真分析，并利用自主搭建的实验平台进行实物打印，以验证所提出控制策略的可行性。仿真和实验结果表明，变论域模糊PID控制策略对改善成型坯体表面质量和提高成型精度有显著效果。所提出的变论域模糊PID控制策略可为挤出型3D打印机挤压力的稳定控制提供一定参考，也可为类似时变和非线性控制系统提供一定的借鉴。     

下一代3D打印机目标用户为专业人士

作为为大众提供低成本、更易掌握3D打印先驱者之一的MakerBot公司,刚刚发布了其下一代3D打印机平台,该打印机连同有一系列更加吸引专业工程师们的性能。MakerBot Replicator(复制者)2号以及其对应的涡轮压力部件Replicator2X,其特点是有着100微米层分辨率(0.10mm)和一个410立方英尺(11.2英尺长X6英尺宽X6.1英尺高)的更大的构造平台,将模型尺寸和模型复杂性扩展到打印机能够打印的范围内。该公司称,新的3D打印机模型并不是特别针对家庭爱好者的,而是专注于工程师、研发人员、富有     

喷嘴行进速度及高度对3D打印混凝土力学性能影响的试验

为研究喷嘴行进速度、喷嘴高度等打印参数对3D打印混凝土力学性能的影响,制备了相同配合比的浇筑试块和不同打印参数组合下的打印试块,通过混凝土立方体抗压试验、棱柱体轴心抗压试验和立方体劈裂抗拉试验,考察了其受力破坏过程和破坏形态,分析了喷嘴行进速度、喷嘴高度对3D打印混凝土力学性能的影响,得到了3D打印混凝土轴心受压应力-应变曲线,建立了3D打印混凝土各强度之间的关系。结果表明：3D打印混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度均随喷嘴行进速度的加快、喷嘴高度的升高而降低,且喷嘴高度对强度的不利影响强于喷嘴行进速度;在较优打印参数组合下,打印试块的抗压强度高于浇筑试块,但因打印试块存在层间粘结弱面,其劈裂断面在其层间界面处,致使断面明显平滑,劈裂抗拉强度低于浇筑试块;通过回归分析,建立了3D打印混凝土各强度与打印参数间的函数关系及轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的换算关系。     

吹吸式清扫流场的数值分析

采用计算流体力学软件Fluent对吹吸式清扫流场进行计算, 借助对分法分析吹嘴吹口最小间隙对吹风速度的影响, 并且采用正交试验设计方法, 全面分析吹吸式清扫性能的影响因素, 对不同影响因素的参数组合进行仿真计算。研究结果表明:吹口最小间隙为43.75 mm时可以获得最合适的吹风效果;吹吸口中心距离为900 mm、吹吸口与地面夹角为30°、吹风速度为30 m/s、吸嘴负压为-400 Pa时, 吹吸式清扫效果最优;吹风速度和吹吸口与地面夹角对清扫性能的影响最大。     

3D打印光固化技术获重大进展

正本报北京2月3日讯记者佘惠敏从中国科学院获悉:中科院福建物构所3D打印工程技术研发中心林文雄课题组在国内首次突破了可连续打印的三维物体快速成型关键技术,并开发出了一款超级快速的连续打印的数字投影(DLP)3D打印机。该3D打印机的速度达到了创纪录的600mm/h,可以在短短6     

桉木-PLA复合线材制备与FDM-3D打印应用

为拓展桉木的高值清洁利用领域、丰富熔融沉积法(FDM)3D打印耗材,桉木粉末进行碱处理后,引入马来酸酐接枝(POE)相容剂,再与聚乳酸(PLA)复合,制备出桉木-PLA复合线材;基于响应面试验设计与分析方法,优化桉木-PLA复合线材的制备工艺参数;对桉木-PLA复合线材进行测试与表征;优化FDM-3D打印的工作参数,并制作了产品。结果表明:当桉木粉末的质量分数为15.6%、 POE相容剂的质量分数为5.1%、挤出成形温度为170℃时,制备出的桉木-PLA复合线材的热稳定性好、强度高、韧性好;针对直径为1.75 mm的桉木-PLA复合线材,当打印温度为210℃、填充率为60%、层高为0.3 mm、打印速度为30 mm/s时,FDM-3D打印作品的静曲强度、冲击韧性、肖氏硬度以及表面粗糙度最佳,可满足家居及办公摆件、工业品辅助件的要求。     

陶瓷浆料3D打印机挤压力模糊神经网络PID稳定控制研究

针对在微流挤出陶瓷浆料3D打印机作业过程中挤压力稳定控制的需求,根据打印机挤压力控制系统非线性、时变性的特点,总结了现有挤压力稳定控制策略的优缺点,并在模糊PID (proportion-integral-derivative,比例-积分-微分)控制器中嵌入神经网络结构,提出了挤压力模糊神经网络PID稳定控制策略。该策略基于六层模糊神经网络,以挤压力偏差值e和偏差值变化率ec为输入,PID控制器控制参数为输出,完成正向模糊控制过程,并基于神经网络的自学习优势实现反向传播及在线更新神经网络权值,以实现打印过程中挤压力的精准自适应调节。挤压力控制Simulink仿真、挤压力控制实验及坯体打印实验表明：相较于传统PID控制策略,采用模糊神经网络PID控制策略可使超调量减小20.9%,挤压力提前90 s达到稳定状态,压力峰值减小12 N,压力谷值增大18 N;相较于采用模糊PID控制策略,超调量减小1.73%,挤压力提前56 s达到稳定状态,压力峰值减小4 N,压力谷值增大8 N;模糊神经网络PID控制策略具有一定的优越性,可使打印过程中挤压力的控制精度更高,稳定速度更快,超调量更小,所打印坯...     

银墨内衬纸复合工艺参数研究

目的确定凹印纸铝复合的印刷速度和压力,为凹印银墨印刷生产烟标内衬纸提供基础生产数据。方法以幅宽650mm凹印复合机为基础,进行内衬纸原纸和银墨的复合印刷,并在预实验过程中采集数据,并通过插值拟合法对实验数据进行处理,确定最佳印刷速度和印刷压力。结果根据油墨转移量的实验结果可以得出,在1000 r/min,3 MPa条件下得到较好的油墨转移量;对上机实验所得的实验结果进行插值拟合,插值并进行十阶拟合计算后得出,在1050 r/min,2.79 MPa时,内衬纸表面银墨油墨转移量效果最佳。结论初步验证了凹印印刷银墨进行烟标内衬纸的可行性,为烟标内衬纸复合提供了一种新的复合思路和方法。     

ZK60镁合金型材挤压过程有限元数值模拟

本文运用DEFORM-3D平台对ZK60变形镁合金型材挤压过程进行了数值模拟.分析了变形温度(T=300℃/350℃)、变形速度(V=2、5mm/s)对合金等效应变、等效应力、温度场以及变形载荷的影响规律.结果表明:温度对等效应力影响显著,变形温度从300℃升高到350℃,合金最大等效应力从75MPa降低到55MPa;变形速度对温升影响显著,挤压速度由2mm/s升高到5mm/s,合金最大温升由81℃升高到118℃.确定了ZK60合金在挤压比为25时,适宜的挤压温度为350℃,挤压速度应在5mm/s以下.     

框架式3D建筑打印机控制系统设计

针对传统建筑施工存在工作环境恶劣、劳动强度大以及异形构件的制造需要预制模具且难以实现个性化设计的问题,设计了一种框架式3D建筑打印机。首先,考虑到系统的可扩展性,采用STM32H750芯片作为核心控制器,并结合伺服驱动单元设计框架式3D建筑打印机控制系统的硬件结构。然后,提出基于梯形加减速控制的速度前瞻处理方法来规划打印速度,通过分析打印轨迹拐点的角度及其前后运动段长度的限制条件来确定拐点处的最佳打印速度。最后,引入RT-Thread嵌入式操作系统来进行打印任务管理和调度,以提高控制系统的稳定性,并设计了人机交互界面。测试结果表明：采用速度前瞻处理方法的框架式3D建筑打印机的自动化程度和打印效率较高,其可以稳定地打印形状各异的建筑构件,且混凝土成型均匀,无断料或积料。所设计的打印机为混凝土建筑构件的智能化制造提供了一种新方法,具有良好的工程应用价值。     

Fabrication and mechanical characterization of continuous carbon fiber-reinforced thermoplastic using a preform by three-dimensional printing and via hot-press molding

A new 3D printer equipped novel nozzle structure for continuous carbon fiber-reinforced thermoplastics (C-CFRTP) was developed and the suitable printing conditions were studied. C-CFRTP filament and additional matrix resin were supplied independently using each extruder, which is useful for variety printing and precise form control in 3D printing. To measure the mechanical properties, specimens for tensile strength testing were fabricated using C-CFRTP filament (Vf:50%) without additional matrix resin. The experimental results indicate that the tensile strength and Young’s modulus were approximately 700 MPa and 53 GPa, respectively. The recrystallization effect through annealing after 3D printing yielded no drastic improvement. The mechanical properties were considerably improved by a hot-press treatment after 3D printing. The tensile strength and Young’s modulus increased to approximately 1400 MPa and approximately 90 GPa, respectively. These results suggest that one of the useful applications of C-CFRTP 3D printing technology is preforming of small parts in industrial products.     

磨料水射流强化18CrNiMo7-6钢工艺参数的优化设计

为探究磨料水射流技术强化18CrNiMo7-6钢的最优工艺参数,通过设计正交试验,采用X射线残余应力测试仪、粗糙度仪和HV-1000显微硬度计分别测量其残余应力、粗糙度、硬度,然后用直观分析方法对影响因素进行显著性排序。结果表明:多种因素影响磨料水射流的强化效果,其中水压影响最大,速率次之,靶距和进给量影响比较小。通过直观分析得到最优工艺参数组合为水压100 MPa,速率500 mm/min,进给量1.500 mm,靶距5mm。经优化的工艺参数组合,可以使试样表层具有较高的残余压应力值,同时具有比较理想的硬度和粗糙度,研究结果可为其他金属材料的磨料水射流强化方法提供参考。     

ABS塑料的3D打印工艺优化研究

研究了3D打印工艺参数对ABS塑料手机外壳翘曲变形量的影响,结果表明,最佳的工艺参数组合为：供料段温度为200℃,压缩段温度为210℃,均化段温度为230℃,打印速率为40 mm/s,打印平台温度为60℃。对于打印温度参数,压缩段温度和均化段温度对制件翘曲变形量影响较为显著,供料段温度影响较小;另外,打印速率和打印平台温度也对制件翘曲变形量影响较为显著。在最佳工艺组合的工艺参数下制备了10组ABS塑料手机外壳,相应制件的最大翘曲变形量为0.056 2 mm,最低为0.051 2 mm,各组制件的翘曲变形量绝对误差均较小,最大仅为0.001 8 mm,最小为0 mm。10组实验的标准差为0.000 5。     

丝网印刷工艺对硅藻土壁纸印刷效果的影响

目的研究硅藻土壁纸丝网印刷的最佳工艺条件。方法以印刷压力、刮板角度和网距等3个主要影响因素为实验因素,设计正交试验。以实地密度和色差为考察指标,通过极差与方差分析3个因素对实验结果的影响。结果硅藻土壁纸丝网印刷的最佳工艺条件为印刷压力0.5 MPa、刮板角度75°、网距7 mm。结论用最佳工艺条件印刷的硅藻土壁纸效果良好,阶调复制曲线接近理想曲线,为实际印刷提供了现实依据。