3D打印机送丝机构和喷嘴协同优化研究

为提高3D打印机出丝的连续性与稳定性，提出送丝机构和喷嘴协同优化方法，克服了已有的打印机喷嘴和送丝机构单独优化而忽略两者之间耦合效应的不足。以喷嘴加热段长度、散热段长度、出口长度、送丝速度为优化参数，以喷嘴截面平均速度和平均温度为优化目标，设计正交试验，进行流体仿真。为快速得到最优方案，基于神经网络与NSGA-Ⅱ算法进行优化分析，结果表明：加热段长度为6 mm、散热段长度为4 mm、出口长度为0.7 mm、送丝速度为4.5 mm/s时，最大喷嘴截面平均速度为78 mm/s，最大平均温度为208.39 ℃，最大平均速度提高2.6%，最大平均温度提高1.22%。以最佳工艺参数组合进行流体仿真验证，结果表明：喷嘴截面平均速度与温度确实明显提高。     

FDM多喷头3D打印机结构设计及运动研究

为实现FDM(熔融沉积成型法)多喷头3D打印多材料、多颜色增量制造,在完成多喷头3D打印机结构设计的基础上,通过分析单喷头3D打印机成型运动模式,研究多头3D打印机各运动部件成型轨迹及运动特征。并据此确定其控制方式、控制对象及控制流程,设计基于开放式分层软件+多轴联动控制通信的控制系统。最后,利用三维设计软件构建了彩色三维数据模型并对其成型过程实施仿真。经验证,该多喷头3D打印机可实现多彩色三维模型制作。     

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。     

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。     

提高桌面3D打印机效率的研究

目前桌面3D打印机受到了许多领域的关注,但由于桌面3D打印机是通过逐层累加的方式来构造实体,所以与传统的切削加工相比,熔融沉积成型的桌面3D打印机生产效率较低。为提高桌面3D打印机的生产效率,提供了一种优化零件构建时间的方法。即通过零件表面采用直径为0.4 mm的喷嘴进行成型加工,填充区域采用直径为1.2 mm的喷嘴进行成型加工,并与现有单喷头方法进行对比实验,发现该方法在保证表面粗糙度不变的前提下能大幅度缩短构建时间。为提高桌面3D打印机效率提供了一种新思路。     

工业双横梁分区域3D打印机设计与开发

目前我国对于工业型大尺寸3D打印机的开发研究还处于研发初期,还无法满足市场对于大型尺寸工业型3D打印机的大量需求。为了实现产品大尺寸设计、快速一体成型的目标,解决常规尺寸机型打印空间有限、成型速度慢、打印结构单一等问题,设计出一种工业双横梁分区域3D打印机。介绍了其结构组成以及工作原理;利用ANSYS仿真软件对系统建立仿真模型,得到双横梁结构和喷头结构的应力分析,验证了设计方案的可行性。从而实现双横梁运动的可能性,完成大尺寸分区域多材料快速打印。     

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。     

金属粉末3D打印机的机械结构设计

为了降低工业成本和提高零件机械性能,将金属粉末注射成型技术和快速成型技术相结合,提出了金属粉末挤出堆积快速成型工艺,工艺装备的机械结构由三维快速成型平台和单螺杆挤出装置两部分组成.三维快速成型平台采用伺服电机驱动高精度威远滚珠丝杆副、HIWIN直线导轨副结构,单螺杆挤出装置由大功率伺服电机驱动螺杆转动,采用ABLE减速...     

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MATLAB遗传算法的汽车鼓式制动器多目标优化设计

针对汽车鼓式制动器,提出以制动效能因素最大、制动过程中温升最低、制动鼓体积最小为目标,进行多目标优化设计.应用惩罚函数法建立了优化目标函数,运用MATLAB遗传算法工具箱进行寻优求解,并通过实例进行验证.结果表明:该优化方法合理可行.     

新型组合型线涡旋盘的多目标优化

研究基圆-变径基圆-基圆组合型线涡旋盘的优化设计问题。根据该组合型线的特点和涡旋盘的形成方法得到了涡旋盘的几何模型,建立了行程容积和面积利用系数为优化目标的数学优化模型,利用MATLAB遗传算法工具箱对目标函数进行多目标优化,同时与具有相同涡旋圈数的基圆渐开线涡旋盘进行对比,还讨论了设计参数对行程容积和面积利用系数的影响。结果表明：优化后的两个目标函数值较优化前均有提高,且优于基圆渐开线涡旋盘,表明了该优化模型的有效性,为该组合型线涡旋盘的优化设计提供了参考。     

起落架着陆过程建模与多目标参数优化设计

飞机起落架着陆性能的优化主要取决于系统多参数优化匹配。建立飞机起落架着陆过程的动力学模型，分析各模型参数对优化指标的灵敏度，获得起落架优化设计组合变量。利用综合加权法计算各目标函数权重，建立起落架参数多目标优化模型。采用自适应遗传算法对起落架着陆过程模型进行多目标寻优，获得综合目标最优的起落架参数组合，实现了起落架系统参数的优化设计。优化结果表明：着陆过程缓冲支柱最大轴向载荷减少了35.79%,机轮最大垂直载荷减少了24.08%,缓冲器的行程变化大小减少了17.99%和垂直阻尼振动的次数减少了15.38%。     

基于随机开关喷孔数量的3D错位打印研究及应用

3D打印机打印过程是逐层堆砌打印,在实际的工业生产中,打印机喷头经常会出现部分喷孔堵塞,无法喷墨的情况,导致打印的零部件在层叠加方向上堵塞喷孔的部位始终无法喷洒粘接剂造成断裂面而成型失败。目前只能清理喷孔后再重新打印或更换喷头解决上述问题,但是会造成喷头使用寿命减短、生产效率降低、成本增加等问题。通过随机开关部分喷孔和打印头偏移相结合的方式可以有效的避免因少量喷孔堵塞而导致的打印零部件断裂报废的问题,也可延长喷头使用寿命。从而使得3D打印在生产制造领域使用的更加得心应手。     

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。