聚合物熔体微滴喷射装置设计

针对现有3D打印制造技术对材料种类与形状的限制,结合现有微滴喷射制造技术,设计出了一种由螺杆挤出建压系统,电磁铁驱动的机械冲击系统,加热系统,温控系统和三维移动平台组成的聚合物熔体微滴喷射装置,并介绍了其工作原理。采用PP(聚丙烯)粉料作为熔体微滴喷射装置试验用料,通过调节加热温度,螺杆转速,机械冲击脉冲频率,喷嘴和基台距离等工艺参数和机械参数,实现了均匀可控的熔体输送和熔滴喷射,极大的拓展了传统聚合物3D打印所需材料种类与形状限制。     

多材料微流挤出3D打印喷头优化设计

为了满足微流挤出工艺陶瓷3D打印机连续打印多材料以及均匀混合的要求,设计了变内径螺杆挤出式3D打印机挤出混料新结构,不仅可以实现高固含量浆料在喷头内部单向输送,同时通过变内径螺杆旋转搅拌使两种材料混合均匀。通过Ansys响应面优化,在挤出头段以最小压力实现最大面积加权平均速度为目标函数,实现在低功耗高输出的不同需求下匹配不同挤出速度;在螺杆段以优化最大剪切速率为目标函数,实现两种陶瓷浆料的均匀混合。结果表明,通过参数化优化后可以在螺杆低转速与小型化的要求下,实现不同小流率高精度打印及两种材料的均匀混合。     

功能梯度材料混合及挤出过程中螺杆参数分析与设计

为了解决微流挤出工艺制备功能梯度材料混合挤出过程中过渡不均匀现象,建立了在混合挤出过程中体积流量与材料流变特性、螺杆结构参数及螺杆转速之间关系的数学模型,得到了适用于三维打印功能梯度材料混合挤出式螺杆设计的解析关系。研究了螺杆结构设计及参数间的关联关系,分析了设计参数对工作性能的影响,得到了功能梯度材料在螺旋槽内混合挤出分布规律,其中,螺杆转速是影响体积流量的主要因素,槽深与螺旋角是浆料混合过程中形成滞留区的关键因素,最后,使用特定参数下的螺杆结构进行混合挤出试验验证。结果表明：采用优化的螺旋参数能够保证一定体积流量下的打印零件的成形效果,为混合挤出式螺杆的优化设计提供理论支持。     

喷墨式水泥3D打印喷头泥浆流动规律分析

基于熔融沉积成型3D打印工艺,介绍了喷头直接挤出水泥浆的喷墨式水泥3D打印工艺,并通过进料口压力、喷口直径、螺杆转速和螺杆几何尺寸对喷头出料率影响的实验,研究了喷头内水泥浆的流动规律,指出了影响喷头出料的关键因素.     

纳米金刚石浆体3D打印机单螺杆挤出装置的优化及分析

针对纳米金刚石薄膜在光学、电学和医学等方面的广泛应用,设计了一款新型单螺杆挤出型3D打印机,用于制备纳米金刚石薄膜。为了保证纳米金刚石浆体流速和提升打印质量,首先利用Polyflow软件仿真3种不同的单螺杆挤出装置。对比分析了挤出过程中的压力场、剪切速率场以及速度场。结果表明在相同转速下,恒定螺距的最大建压能力为3.571×10⁷ Pa,局部剪切速率最高为10 m/s,且轴向速度较为稳定,说明恒定螺距单螺杆能够提升浆体在输送过程的有效停留时间及混合度;然后使用最小二乘法对恒定螺距的螺杆转速与螺杆挤出口平均流速进行数据拟合,得到转速与挤出口平均流速的数学方程为y=0.001 85x+0.000 131,表明恒定螺距螺杆挤出装置的转速能够规律性地调节挤出口平均流速;最后通过恒定螺距螺杆挤出装置进行打印验证。实验结果表明,该挤出装置在满足打印效率以及精度的前提下,成功制备了纳米金刚石薄膜。     

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挤出结构。微型螺杆泵具有稳定的压力,可以输送高固含量的介质,并且能够根据转速调节流量,能够满足3D打印的稳定控制、高精度的工艺要求。还详细介绍了微型螺杆泵的工作原理,性能参数,对其应用在微流挤出自由成形工艺上的可行性以及入口压力、转速对其挤出流量的影响。     

FDM彩色3D打印机挤出装置结构设计

色彩信息是一个物体不可或缺的元素,当前基于FDM的3D打印机无法完成彩色3D打印,从而阻碍了3D打印件视觉表现力。为了解决这一问题,在深入研究FDM 3D打印机工作原理的基础上,对传统3D打印机挤出装置进行了改进,设计了一套基于CMYK-W的彩色3D打印机挤出装置。通过打印试验,将打印件的色彩信息与标准比色卡比对,验证了所设计的彩色3D打印机挤出装置达到设计要求,为彩色3D打印技术的进一步研究提供了一种有效的解决方案。     

挤出式3D打印支撑结构研究

从FDM等挤出式3D打印机的工作原理出发,分析构建打印支撑结构的必要性。通过研究挤出式3D打印机的结构和现有的打印支撑类型来探讨挤出式3D打印机的支撑结构的发展。     

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。     

新型塑料颗粒3D打印机技术方案的研究

针对如何使用工程塑料颗粒(PLA等)来完成熔融快速成型进行了研究,设计了一套小型螺杆挤出机构,与Delta并联结构的FDM打印机结合,实现快速成型的目的;应用STAR-CCM+软件进行仿真研究,数值分析主要集中在进料端塑料颗粒的DEM(离散元模型)仿真,和出料端的CFD(计算流体动力学)分析;进料端的研究目的是解决颗粒进料顺畅度问题,分析不同漏斗对进料效率影响,以确保设计合理的进料漏斗;考虑螺杆挤出的压力波动因素,及加热温度对融料的流动影响因素,出料端的温度控制影响到打印效果。通过对挤出机构关键参数的设计,结合验证机的实验;给出新型塑料颗粒3D打印机的初步方案。     

混凝土3D打印设备开发及工艺规划

针对混凝土三维打印特点和混凝土的材料特性,开发了混凝土3D打印系统及其工艺规划。设计了2种龙门式框架结构。控制系统采用稳定性、可靠性更高的数控系统,对挤出机构进行了仿真分析,对料仓、预搅拌机构及螺杆进行了优化设计。通过实验验证了系统和工艺设计的可行性,针对印刷过程中发现的一些问题进行了分析,并对系统和工艺进行了改进。     

基于FDM 3D打印机三喷嘴挤出机构结构设计与改进

在深入研究3D打印机工作机理的基础上,充分考虑现有挤出机构在成型精度及成型速度等方面的问题,对3D打印机挤出机构进行了设计及改进,建立了新型三喷嘴挤出机构模型,通过三维造型软件进行虚拟设计,得到最优设计模型。经过性能对比分析,所设计的挤出机构达到了设计要求,为提高打印速度和改善工件成型精度提供了一种有效的解决方案。     

浅谈一种CoreXY结构的3D打印机设计

本文设计了一种基于CoreXY结构的能实现一定打印实物能力的3D打印机，即基于CoreXY结构双Z轴的3D打印机。该打印机选用电机和同步带的结构使打印运作，为了使打印机打印范围和结构更加合理简便，利用制图软件画出CoreXY3D打印机的部分非通用件。利用三维和平面尺寸，确定所需要3D打印和亚克力板切割的零件尺寸。本文主体着重于研究CoreXY结构的设计及其可行性，我们参考了市面上热门机型的打印原理和其结构的可行性并验证CoreXY结构的可行性。总结出使用CoreXY结构的使用FDM（热熔层压法）的3D打印机有能力完成实物的打印工作。     

基于三维扫描和3D打印的鼻套模具制作关键技术

为解决喷火表演鼻子容易烧伤的问题,运用三维扫描技术进行反求设计,并用3D打印方法制造。首先,使用三维扫描仪获得鼻子部位扫描曲面,运用Meshmixer软件对曲面处理得到鼻子三维数字模型;其次,绘制鼻套设计所需三维模型并与鼻子三维模型进行布尔运算,得到鼻套模具三维模型,将模型数据导出为切片软件可识别的STL文件;然后,设置熔融沉积成型3D打印机参数、添加外部冷却设备,以聚乙烯醇(PVA)为打印耗材,对鼻套模具进行打印;最后,使用硅胶浇注、热水溶模的方法得到一体成型的鼻套模型。结果表明:该方法能够有效应用于鼻套模型的制作,实现三维扫描曲面壳体到模具实体的转化,为类似产品的制造提供了一种方法。     

六轴3D打印机工作角度补偿算法研究

为了实现机械臂与3D打印机工作坐标系的统一,研究了多角度打印时的角度调整补偿方法,及机械臂末端打印喷头的位置标定方法.通过对软、硬件的开发,制作出了六轴3D打印机模型实物,验证了多角度打印的可行性.     

福特汽车尝试采用3D打印技术 制作大型汽车零部件,满足客户对于产品轻量和定制化需求

正福特汽车公司作为第一家使用Stratasys Infinite Build 3D打印机的汽车制造商,正在探索如何利用3D技术打印大型一体式汽车零部件,如汽车阻流板,并将其用于原型车制作和未来车辆制造。Stratasys Infinite Build系统能够打印几乎任何形状或长度的汽车零部件,以更经济有效的方式生产需求量较小的模具、原型车零件或组件,例如福特性能车型或个性定制的汽车零件等。该系统有可能成为汽车制造业的突破性技术。     

双组分聚合物LDPE/PS共挤出过程的三维有限元分析

采用有限元方法对两种聚合物熔体（LDPE／PS）在共挤出流道内的流动进行了三维数值模拟，分析了两种熔体的入口体积流量比、熔体与模具壁面之间的滑移系数等物理量对于共挤出界面位置和形状的影响。结果表明：随着流量差异的增加，界面位置偏移量增大，同时出口截面上熔体界面曲线的曲率增大；提高流道表面质量可以使熔体速度场趋于均匀，并显著减小界面位置的偏移量。     

基于挤出沉积技术的多喷头3D打印机研制

针对组织工程中多材质和梯度化生物制品的三维打印问题,对喷头温控功能、沉积工作台制冷功能、喷头切换方式、控制系统等方面进行了研究,提出了一种基于挤出沉积技术的多喷头生物3D打印机。使用半导体制冷片和聚酰亚胺加热膜对喷头进行了温控设计,设计了双向滚珠丝杆切换装置和外循环超低温沉积工作台结构,最后利用羧甲基纤维素钠水凝胶材料在研制完成的多喷头生物3D打印机上进行了多喷头打印测试。测试结果表明:多喷头生物3D打印机实现了多材料和梯度化复杂模型的多喷头三维打印,同时打印精度满足生物组织工程的需求,为实现高仿生三维结构的打印奠定了良好基础。     

FDM彩色3D打印机控制系统的研究

目前FDM 3D打印机存在成型件颜色单一的缺陷,为了解决这一问题,通过对现有挤出系统及传统配色标准的研究,提出了CMYKW的配色方案,并对标准G-Code指令进行研究。开发了控制电路板,通过打印实验,验证了CMYKW的配色方案及控制系统有效性。实现了彩色3D打印,为进一步研究彩色3D打印技术提供了一种解决方案。     

基于真空发生器的喷墨三维打印机供墨系统负压分析

喷墨三维打印是一种结合喷墨打印与三维造型工艺的增材制造技术,喷墨三维打印机连续供墨系统设计的关键在于实现负压稳定。对基于真空发生器的喷墨三维打印机供墨系统进行负压分析,包括分析供墨系统结构和供墨系统负压影响因素,确定通过增大真空发生器吸入流量,能够有效减小负压波动对喷墨三维打印的影响。通过对两款不同规格的真空发生器进行试验测试,验证上述分析结论的正确性。