打印层厚度及路径宽度对熔丝成型结合颈的影响规律研究

熔丝成型(Fused-filament fabrication, FFF)是当今应用最广泛的3D打印技术之一,构成FFF产品的挤出材料丝之间的结合颈对其成型质量及机械性能有着至关重要的影响,然而相应的机理仍不明确。将理论与试验相结合,针对不同打印层厚度及路径宽度对FFF样件结合颈的影响规律进行研究,首先基于挤出材料丝的黏性烧结现象创建结合颈的理论模型;然后,完成FFF样件的制备以及试验准备工作,进而使用扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope,SEM)对样件的结合颈进行分析及测量;最后,对比分析理论与试验结果,确定打印层厚度及路径宽度对FFF样件结合颈的影响规律,验证理论模型的正确性。结果表明增大打印层厚度会增大纵向结合颈,减小横向结合颈;而增大路径宽度可以增大横向结合颈,减小纵向结合颈。总体上,增大打印层厚度或路径宽度可以提高FFF样件的层间结合质量,并阐明相应的机理。研究成果将为FFF技术在改善成型质量方面提供理论参考和技术支持。     

FDM熔融沉积3D打印悬垂结构试验研究

为了指导3D打印技术课程实训与技能竞赛、研究PLA聚乳酸材料熔融沉积成型悬垂面的表面质量和打印效率,通过自主设计悬垂模型结构,试验研究了不同悬垂角度下悬垂结构表面的成型质量;并且,通过单一变量法,对悬垂模型结构的打印层厚、填充密度、有无支撑三个工艺参数进行了试验研究,结果表明：打印层厚对悬垂结构熔融沉积成型效率影响最大、填充密度对悬垂成型外表面质量影响最小,并为3D打印实训课程的教学和技能大赛中悬垂结构熔融沉积成型提供了方法参考。     

FDM技术中基于层轮廓特征的路径规划方法研究

通过对3D打印技术中目前主流的路径规划方式的研究的基础上,提出了基于层轮廓特征的路径规划方法,即对同一三维模型分层处理后针对不同层截面轮廓特征采用不同的路径规划。运用G代码仿真和3D打印实验验证方法,得到如下结论:采用Hilbert曲线路径规划可提高制件的打印精度;采用三角形分形路径规划可提高制件的打印效率;采用并行栅格路径规划、普通蜂巢路径规划在充盈度、饱满度比较差的截面上可提高成型质量。经过实验数据分析,所选用的路径规划提高了打印精度与打印效率,对熔融沉积成型合理选用路径规划具有借鉴意义。     

基于FDM中温度对表面硬度的影响研究

以FDM成型工艺程序为线索,分析影响FDM成型件表面硬度的因素。研究了温度对熔融沉积成型件表面硬度的影响。以汽车门把手为造型基础,分析影响汽车门把手精度、强度的因素,并提出相应的措施。用标准塑料硬度计测量在不同温度下加工的模型硬度,进而获取相应的数据,并据此得出成型室平均温度与成型件硬度变化曲线图。成型件的硬度与成型室温度有密切的关系,不同温度下加工的成型件硬度是不同的。此研究供有关设计和制造技术人员参考。     

熔融层积成型(FDM)3D打印中切片参数对拉丝现象的工艺影响研究

对熔融层积成型(FDM)技术的3D打印工艺进行研究,比较分析采用打印文件不同的切片参数对模型拉丝情况影响,减低FDM-3D打印模型过程中出现的拉丝情况。实验结果显示切片参数中的回抽距离、回抽速度和打印温度对模型拉丝现象有比较大的影响。当回抽距离为2 mm、回抽速度为2 500 mm/min、打印温度为195℃时,打印模型的拉丝现象最少。     

熔融沉积成型三维打印参数最优组合的试验验证

对层厚、壁厚、打印速度、打印温度等影响熔融沉积成型三维打印的因素进行了分析,以聚乳酸为基体材料,以底面直径和高度均为10 mm的小圆柱体为打印对象,以耗材用量和尺寸误差为试验指标,基于多指标正交试验中的极差分析法进行熔融沉积成型三维打印参数最优组合试验。试验结果表明,当层厚为0.4 mm、壁厚为0.4 mm、打印速度为40 mm/s、打印温度为200℃时,进行熔融沉积成型三维打印,可以在基体材料丝消耗较少的情况下获得较高的成型精度。     

增减材复合制造加工FDM薄壁样件研究

研究了增减材复合制造加工熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)薄壁零件的方法.结合增材制造和减材制造,改造传统独立双喷头3D打印机,修改右侧喷头为数控铣刀,在3D打印模型切片时对模型外轮廓进行识别和处理,生成数控加工代码,自动集成到3D打印G代码中,可对薄壁零件进行直接打印,并获得高...     

基于力学性能的聚乳酸3D打印工艺参数优化

文章通过正交试验方法研究了基于熔融沉积成型3D打印的打印速度、打印温度以及打印层厚等工艺参数对聚乳酸试样力学性能的影响规律.研究结果表明:基于抗拉强度、延伸率及冲击韧性的综合考虑,本试验范围内的最佳3D打印参数为打印速度90 mm/s、打印温度210℃、打印层厚0.20 mm,其抗拉强度可达13.218 MPa,延伸率...     

基于FDM的3D打印工艺实验研究

FDM成型技术作为3D打印的主流技术之一,因安全环保成本低,在教育等诸多领域发生了颠覆性的革命。FDM成型工艺实验研究,旨在减少3D打印实验教学中的盲目性,降低废品率。本文分析了影响FDM成型质量的关键因素;探讨了不同成型方向对3D打印成型技术经济性影响;实验研究了喷头温度、最小壁厚及打印速度与成型质量的关系,提出了改进FDM成型质量的方法,为高校3D打印实验教学提供重要参考。     

FDM工艺参数对成型精度影响的试验探究

在分析了打印速度、分层厚度、填充密度等工艺参数基础上,通过等体积率公式,得到不同打印速度下,打印截面分层厚度和挤出丝宽之间的理论关系,然后根据丝宽搭接模型,对水平方向的成型精度进行理论分析。设计试验通过配置30、40及50 mm/s的打印速度,0.1、0.2及0.3 mm的分层厚度值和90%的填充密度3个工艺参数,对理论分析进行试验验证。试验结果表明,分层厚度为0.2 mm,打印速度区间在30~40 mm/s,填充密度为90%时的参数组合,在保证成型件竖直方向精度的基础上得到了最优的水平方向精度。     

FDM位置控制系统的设计与实现

为了实现FDM中的三轴控制,设计了一个以工控机和PCL-839步进电机控制卡为硬件平台,Windows操作系统为软件平台的开放式、模块化的位置控制系统,包括硬件选型和软件设计,软件设计方面简单介绍了驱动程序和应用程序的设计及它们之间的通讯方式。     

螺栓松动边界下纤维增强复合薄板固有特性分析

通过人工弹簧刚度法对螺栓松动边界下纤维增强复合薄板的固有特性进行了分析。首先,为了研究螺栓松动边界的影响,人为地在复合薄板的约束端引入多组弹簧来模拟不同程度的螺栓松动边界,并建立了此类型边界下复合薄板的理论模型。然后,采用正交多项式法建立薄板自由振动的振型函数,并通过Ritz法对方程进行求解,计算此边界下薄板的固有频率和模态振型,给出具体的计算流程。最后,设计并组配了带有预埋压力传感器的螺栓松动边界下复合薄板的振动测试系统,准确测试了螺栓松动不同程度边界下对应的固有频率和模态振型,将实验结果与理论分析结果进行对比,发现两者的振型形态基本一致,其固有频率的误差在0.08%～7.54%之间,属于误差允许的范围,从而验证了所提出方法的可行性。     

FDM 3D打印技术在机械专业教学中的应用探讨

针对传统机械专业教学中教学方式平面化、三维教具制作成本高等问题,探讨了将低成本熔融沉积(FDM)3D打印技术应用于机械专业教学的可行性。以专业课程教具设计与制造为例,分析了3D打印应用的流程与成本。分析表明,在机械专业教学中应用3D打印技术可以实现教具的特殊性设计和快速低成本制造,将传统的二维教学模式转变为三维模式,从而激发学生积极性,提高教学质量。     

FDM工艺出丝模型及补偿方法的研究

在研究FDM工艺喷头挤出丝截面形状的基础上，建立了理想轮廓线的补偿模型，并通过实例对该模型进行了验证。提出了根据挤出丝实际宽度（而非喷嘴孔直径）和零件尺寸实际收缩量补偿零件内外轮廓的新方法，即不仅要考虑材料收缩对零件“宏观”尺寸的影响，而且还需考虑材料收缩对“微观”尺寸－挤出丝截面宽度的影响。验证试验结果表明，应用所提出的补偿方法能对FDM工艺原型尺寸进行正确补偿。     

层高对陶瓷浆料微流挤出成形质量的影响研究

为了确定微流挤出成形陶瓷浆料的最佳层高以及能够成形的最大高度,针对氧化锆陶瓷浆料,分析了丝体从喷头挤出后喷头与沉积丝体之间的5种高度关系,探讨了层高对打印质量的影响机理,并根据浆料特性建立了层间压缩形变模型;通过不同喷头直径和不同层高的3D打印工艺实验,采用数码显微镜扫描、尺寸测量及力学实验等方法对打印试样的表面形貌、成形精度及力学性能等进行了测量与表征,验证了所建模型的正确性。结果表明,当层高与喷头直径的比值分别为0.96、0.92、0.86、1、1.2时,打印质量从优到劣依次递减,因此,合理的层高设置可以减少陶瓷零件的打印缺陷,提高打印质量,为基于材料挤出工艺的参数选择提供一定的理论指导。     

迷宫气封齿高对转子动力学系数的影响

将流场分为2个控制体,对流体基本方程及经验公式进行摄动求解,且采用流量连续原理及迭代法求解各腔室内的静态压力,同时也引入气封齿齿高于原双控体模型中。对修正的双控制体模型的分析结果表明:必须考虑气封齿齿高对转子动特性的影响,引入齿高后的转子动特性系数更接近于Childs实验值;不同的气封齿位置,具有相类似的动特性变化趋势。     

熔融沉积制造的热学模型和工艺控制研究

论述熔融沉积制造（ＦＤＭ）技术的成形机理;建立ＦＤＭ工艺堆积成形过程的传热模型,并对这类边界移动的传热模型采用数值解的方法求出在成形过程中层间对应位置上的温度分布情况,为分析粘结效果提供直接理论依据,通过实际成形实验,验证控制成形面散热条件对成形质量的作用。     

熔融沉积成形快速成形机加热构建平台的温度场分析及优化

通过对加热构建平台（HBP）进行温度场采集与仿真,针对HBP的热传递原理进行分析,得出了HBP与外界进行温度交换的原因及方式。提出了一种能够实现温度补偿、保证温度均衡的新型HBP,建立了两种HBP在不同环境温度下表面温度差的仿真模型。针对两种HBP完成了实际模型的打印工作,并对成形件尺寸进行了测量与分析。实验结果验证了优化后的HBP表面温度更均衡,能有效抑制成形件翘曲变形。     

FDM工艺成形过程中影响成形件精度的因素分析

介绍快速成形技术中的熔融沉积成形的基本原理,分析了在成形过程中,各种因素对精度的影响,并在此基础上,提出了提高成形件精度和表面质量的措施,对熔融沉积工艺有应用价值。