基于PLA丝材的FDM试件综合性能的研究

采用熔融沉积快速成型(FDM)制造工艺,使用生物降解塑料聚乳酸(PLA)丝材制备出3D打印的哑铃型试件,重点研究3D打印中的加工参数填充密度、层高度和填充路径三个成型因素对FDM试件的机械性能、成型精度、成型时间以及成型成本产生的影响。通过对实验数据的相关性处理与误差分析,得出了在不同需求下的各参数匹配值,为优化FDM成型工艺和提高成型件精度等方面提供有效参考依据。     

火炸药光固化3D打印成型

针对发射药、推进剂、炸药光固化3D打印技术,按照光固化3D打印技术的特点和应用方向,综述火炸药光固化3D打印技术的研究进展. 概述立体光固化成型技术、数字光处理技术、连续液面制造技术的成型原理以及工艺特点,分析光固化3D打印火炸药研究存在的问题,提出光固化3D打印火炸药采用新型黏合剂的重要性,总结光固化黏合剂的发展方向和趋势,并对火炸药光固化3D打印技术发展方向进行预测. 指出火炸药光固化3D打印技术应按照火炸药的应用背景,对光固化3D打印火炸药用含能黏合剂设计与制备、黏合剂与固体填料表界面作用、工艺适配性、性能精细化表征进行系统化研究,为光固化3D打印技术在火炸药中的应用提供参考.     

3D打印建造技术的原理与展望

3D打印建造技术是快速成型技术在工程建设领域的应用.介绍了3D打印技术的原理、发展简史和成型方法,分析了3D打印技术的特点,讨论了3D打印建造技术的发展状况和实际效果,揭示了3D打印建造技术在建筑设计、建筑机械、建筑材料和建筑标准等方面需要解决的难题,提出应当制定产业政策扶持3D打印建造技术的发展.     

基于曲线特征识别的分区填充算法的研究

路径填充是3D打印切片处理的关键步骤之一,合理的路径规划是保证成型质量及成型效率的基础。针对传统熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)成型工艺三维模型切片处理的直线填充和偏置填充存在较多跳转点而影响打印速度的问题,提出基于轮廓曲线特征识别的等距螺旋偏置填充与直角填充相结合的分区填充算法。在等距偏置填充算法的基础上,对同区域偏置填充路径进行螺旋处理,实现同区域无跳转填充;同时对由多条小线段拟合而成的曲线轮廓线在填充前对填充层面进行基于长方形包围盒的曲线特征识别与区域划分,曲线区域用直角填充,直线区域用螺旋偏置填充。通过对含直线孔及曲线孔的实例模型测试与算法对比表明该算法切片处理生成的文件占用空间减小57.71%、切片时间缩短42.59%、打印时间缩短15.67%,进一步提升了3D打印的效率。     

基于数字光处理技术的3D打印技术

介绍了以数字光处理(digital light processing,DLP)技术发展出的3D打印技术并讨论了其光学系统对成型效果的影响.介绍了现有3D打印技术的种类、光固化快速成型技术以及DLP技术的原理.说明了以DLP技术为核心的3D打印系统的基本结构,具体说明了DLP技术如何运用于快速成型领域.内容包括数字微镜器件(digital micro-mirror device,DMD)的组成和驱动原理、DLP技术中使用的典型光学系统结构,以及它们在3D打印技术中起到的作用.接着,讨论了在3D打印应用中,DLP技术需要注意的问题.内容包括DLP系统适用的光波长、投影幅面的均匀性和成型精度.最后,总结了DLP技术在3D打印领域的优势及不足.     

陶瓷坯体3D塑性成形及原料性能研究

适用于各类陶瓷材料的3D打印技术及装备成为研究热点.本文提出了一种适用于陶瓷洁具及陶瓷艺术品坯体成形的陶瓷3D打印新技术—挤出堆积成形技术.采用塑性陶瓷泥料进行挤出堆积试验.通过改变陶瓷泥料含水率及甲基纤维素含量,研究挤出泥料的可塑性和坯体抗弯强度,以此为基础,通过选择打印装备及打印系统,调试打印参数,利用陶瓷泥料打印测试,最终实现了复杂造型的陶瓷坯体3D塑性成形.     

基于PLA的3D打印物件性能研究

采用低成本快速成型3D打印机,通过改变层厚、填充方向和壳周边数3个重要的工艺参数,研究材料聚乳酸(PLA)打印出零件的机械性能。运用中心复合设计并通过matlab的模拟,测试不同参数条件下,PLA快速成型的零件的机械性能。运用经验模型,得到零件的最优化工艺参数和机械性能。研究表明,在实验结果的基础上建立共同的工艺参数,可以得到机械性能优良的零件。     

锌合金熔融沉积三维打印工艺

针对现有金属件增材制造技术存在设备开发及运行成本高、成形效率低的问题,提出新的低成本且适用于中、低熔点金属材料的增材制造技术--熔融沉积3D打印成形,介绍了该技术原理.采用自主开发的成形设备,开展锌合金熔融沉积3D打印成形工艺试验,研究喷嘴高度、扫描速度和搭接率对成形效果的影响.研究结果表明：金属熔融沉积单道轨迹宽度与高度成反比例关系;当喷嘴高度为25~35 mm,扫描速度为8 mm/s时,所得的单道轨迹质量较好;当路径搭接率为35%~40%时,沉积单层表面质量较好;采用熔融沉积三维打印工艺所成形锌合金实体的致密度可以达到97%以上;通过提高坩埚加热温度、成形基板温度、退火温度和退火时间,可以显著增强成形件的致密度;采用金属熔融沉积三维打印工艺,可以实现具有复杂形状内流道模具的成形,不仅可以降低加工难度,还可以提高成形效率;熔融沉积三维打印成形锌合金实体的抗拉强度为198 MPa,屈服强度为140 MPa,伸长率为0.453%,拉伸性能与传统挤压铸造工艺相当,实体的显微组织呈现更细化的树枝状.     

生物陶瓷3D打印技术研究进展

本文概述了生物陶瓷3D打印领域的技术研究进展,阐述了生物陶瓷的分类和特点,以及3D打印技术同传统加工工艺相比所具有的优势,综述了国内外专家在成型材料、性能优化和骨建模及成型技术方面所做出的研究,并对其应用和发展前景做了总结.     

激光3D打印工艺对钛合金质量的影响

为了解决传统锻造方法锻造TC4钛合金时容易造成的生产效率低且锻造形状简单等问题,对TC4钛合金进行了激光3D打印,并确定了最佳激光3D打印工艺参数.利用金相显微镜和扫描电子显微镜对TC4钛合金单道打印层的成形质量、显微组织与相组成进行了分析.利用显微维氏硬度计和万能拉伸试验机测量了打印层的硬度和拉伸力学性能.结果表明,在最佳工艺参数下TC4钛合金打印成形良好,其打印层组织主要由片层状α固溶体组成.打印层的Z向拉伸强度指标低于XY向,而Z向拉伸塑性指标高于XY向,且Z向强度和塑性指标均超越了TC4锻件国家标准(GB/T 25137-2010).同时Z向和XY向拉伸断口形貌均为塑性断口.     

基于热力学分析的FDM3D彩色打印喷头结构优化

基于FDM3D打印技术的前提下，利用品红黄蓝三原色配色原理设计了用于彩色3D打印配色的五进一出打印喷头。针对于熔融沉积3D打印，打印头在打印过程中存在热结构和分布的不合理会影响整个打印过程的精度和打印件的质量。采用热力学分析方法对于设计的五进一出打印喷头的结构进行分析优化，可以更加直观地观测到打印过程中喷头的温度分布，验证了五进一出打印喷头结构的合理性，为基于FDM的彩色3D打印提供了技术理论支持。     

面向光固化3D打印技术的汽车车身整体化制造及层厚优化

针对油泥模型技术所普遍存在的制造周期长以及精度难以控制的问题,将光固化3D打印技术运用于汽车车身整体化制造中.实验结果表明:3D打印技术可使工作周期压缩至几天,并且适合于对产品外型进行有效评估,提高汽车车身整体化制造的效率,最终降低企业研发成本.借助UG和Magics软件,提高设计参数选择的灵活性,实现汽车车身的三维建模以及STL文件的导入.基于影响成形件精度的因素有光斑直径、扫描间距、扫描速度、分层厚度等,根据汽车车身轮廓以曲线为主的特征,推导出基于贝塞尔曲线的最佳分层厚度计算方法,达到层厚优化的效果.     

3D打印用钛合金粉末制备技术分析

钛合金是3D打印中使用最广泛的金属材料,具有密度小、比强度高、耐热性好、耐蚀性优异、生物相容性好等优点.不同于传统制造技术,3D打印技术对粉末材料有着极高的要求,粉末的质量会直接影响3D打印零件的性能.本文从粉末性能入手,阐述了杂质含量、流动性、松装密度等因素对3D打印过程的影响;然后综述了氢化脱氢法、气体雾化法、离心雾化法、等离子雾化法等钛合金粉末制备技术的原理和优缺点;最后结合国内外研究现状,对改善钛合金粉末的方法进行探讨.     

3D打印速度对成型精度影响的有限元模拟与研究

3D打印技术是区别于传统减材制造的一种加工方法。为提高3D打印件的成型精度,通过有限元分析软件ANSYS,利用其生死单元技术及耦合分析,针对影响成型精度的关键因素之一—打印速度(喷头水平移动的速度),进行打印过程中温度场和应力场的分析。通过计算分析后得出以下结论:在其他条件不变的情况下,随着打印速度的逐步提高,打印件的精度先提高后下降,在打印速度为50mm/s左右时达到最优。该方法为分析其他因素对成型精度的影响提供了一种新方式,为进一步分析多种因素共同作用下得到最佳打印参数提供了思路。     

基于数字微喷的金属粉末三维打印实现方法研究

金属三维打印能够实现复杂功能零件直接制造与净近成型,具有广阔的应用前景和重要的研究价值. 在高精度金属三维打印领域目前以选择性激光烧结(SLS)工艺为主,但由于选择性激光烧结工艺的设备成本高、模型成型时间长、金属粉末材料选择范围窄等原因,限制了其应用范围. 本文提出一种“基于数字微喷与UV光固化相结合的金属粉末三维打印”实现方法,开发出一套完整的硬件平台与软件系统,并进行了相关的实验,验证了工艺的可行性和开发系统的可靠性. 该方法为金属三维打印提供了新的实现方法,具有较高的研究价值和意义.     

基于正交试验花键冷挤压成形过程参数分析

为保证花键的成形质量，减小模具的试模成本，利用DEFORM-3D软件模拟花键的冷挤压成形过程，采用正交试验对下压速度、摩擦因数和凹模初始硬度参数进行优化分析；利用最优参数对成形载荷及凹模磨损深度的影响规律进行探讨，验证其正交试验结论。结果表明，使成形载荷和花键凹模磨损程度最优的参数组合为摩擦因数0.08和凹模初始硬度63 HRC。该分析为实际生产提供了理论参考，具有一定的指导作用。     

工艺参数对3D打印陶瓷零件质量的影响

3D打印技术可用于制造结构复杂、致密度高的陶瓷零件,其工艺参数的选择对零件的加工质量具有重要影响.不同挤出头直径下,挤出速度随着挤出压力的增大而加快,分层厚度与挤出头直径相关,而扫描速度与挤出速度的配合关系会直接影响陶瓷零件的成型精度.试验结果表明:在挤出头长度为5 mm,挤出头直径为0.6 mm,挤出压力为4 kg/cm2,扫描速度为20 mm/s,分层厚度为0.5 mm的打印参数下,能够打印出较理想的陶瓷零件.