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.     

熔融沉积3D打印机送丝机构挤出轮的研究

送丝装置作为熔融沉积成型（FDM） 3D打印机的核心部件之一,负责将打印耗材送入喷嘴,并完成打印.挤出轮是整个送丝装置的关键零件,整机工作时,挤出轮与打印耗材直接接触,依靠摩擦将打印耗材送入喷嘴.通过试验方式,研究挤出轮的齿形和齿数,对打印过程进给量以及打印件的质量进行分析.结果表明,斜齿挤出轮的挤出效率高于直齿和凹形齿,但在高速情况下会发生跳齿现象.在工作时,挤出轮的齿数越多,实际进给量越接近理论值.     

陶瓷3D打印机喷头结构设计与仿真分析

为了克服现有陶瓷打印喷头不能连续进料的缺点,根据陶瓷3D打印机高精度和连续上料的要求,对陶瓷3D打印机的喷头挤出系统进行结构设计,提出一种可连续进料、持续打印的陶瓷3D打印机喷头挤出系统,并利用流体力学相关理论知识以及ANSYS Fluent流体仿真软件对挤出过程进行数值模拟.仿真分析结果表明:喷头出口流速约为1.79 mm/s,能够满足较高精度的打印需求;流体内部压强分布合理;关键部件螺杆受力在许用范围内;流体流线场光顺无交叉,在螺杆螺槽处能够顺畅流动.     

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。     

玻纤/尼龙66异型材挤出流动的数值模拟

以有限元软件ANSYS为平台,采用数值模拟方法对塑料熔体在模头内的流动情况进行了计算机模拟与数值分析,获得了挤出工艺与挤出结果之间的规律性关系.以模头出口处各区域的流动平衡值为目标函数,深入系统地研究了螺杆转速和熔体温度对熔体流动均匀性的影响.分别模拟了螺杆转速为5、8、10、15 r/min和熔体温度为260、270、280℃时,流道出口截面的速度分布.结果表明,螺杆转速与熔体温度对熔体流动均匀性的影响较大;随着螺杆转速和熔体温度的提高,流道出口截面上的节点和区域的流速明显变大,但流速差却没有下降,异型材的挤出加工的稳定性变差.低温低转速下的熔体表现出更好的流动平衡性,玻纤/尼龙66异型材的挤出成型的最优化工艺条件是:螺杆转速为5 r/min,口模温度为260℃.     

3D打印混凝土打印喷头的研究进展

3D打印混凝土技术是一种利用打印喷头选择性地叠加混凝土材料的成型方法,该技术以数字制造、降维制造、堆积制造、直接制造、快速制造等特点为绿色建筑业发展提供了新思路。3D打印混凝土设备的机械系统具备材料混合、搅拌和挤出打印3个主要功能,主要由混料装置、供料传送装置、打印装置和机架组成。打印喷头是3D打印混凝土设备机械系统的关键部件,不仅要满足均质浆料能够顺利挤出的需求,还应保证打印出的构件不坍塌并具备良好的层间结合强度等。因此,打印喷头的结构设计也是设备研制的重要任务之一。本文系统地总结了国内外3D打印混凝土成型工艺,按照功能特征分类介绍了3D打印混凝土设备的打印喷头,对其结构及工作原理进行了分析。     

巧克力3D打印机的机械结构设计

针对当前巧克力3D打印机连续送料难、打印精度低等问题,对现有的各类巧克力3D打印技术进行研究,改善了巧克力3D打印机的机械结构,设计出一款具有连续供料装置的高精度巧克力3D打印机.打印机采用笛卡尔坐标系控制打印喷头的运动,以提高打印精度.此外,采用旋转螺杆代替传统活塞进行送料以保证打印的连续性,并在供料箱和打印喷嘴处设置加热装置用以控制巧克力温度.     

基于Arduino的3D打印机设计开发

针对基于熔融挤出成型(FDM)工艺原理的桌面级3D打印机进行设计开发,主要涉及delta型3D打印机机械结构的设计,Arduino软硬件控制平台的构建与开发等.通过对原理样机进行试验,结果表明该3D打印机运行良好,打印快速,精度较高.     

数控选区电化学沉积快速成型的扫描路径研究

数控选区电化学沉积快速成型是在传统快速成型基础上用电化学沉积法直接制备金属零件的一种新型加工工艺.通过对层轮廓线的生成机理研究,设计出适合本工艺切片软件的实体分层算法和扫描路径的生成算法;分析了常用的快速成型路径填充方式,并结合该工艺的要求,提出了平行交错间隙往复填充方式.最后通过VC＋＋平台开发了选择性电沉积快速成型控制软件,实现了控制成型加工,制备出高精度、高表面光洁度的金属零件.     

柱坐标式FDM 3D打印机的研制

针对基于笛卡儿坐标系的熔融沉积成型(fused deposition molding,FDM)3D打印机打印旋转体精度低,且速度慢等问题,设计开发了一种基于柱坐标系的FDM 3D打印机.其成型原理和机械结构都借鉴了传统的FDM 3D打印机,并在此基础上将基于笛卡儿坐标系的运动方式改为基于柱坐标系的运动方式.相较于传统FDM 3D打印机,在使用相同的硬件(包括电机、喷头、打印丝材)配置情况下,该设备打印旋转体模型时可以实现更高的打印精度,在某些情况下可以实现更快的打印速度.     

面向3D打印过程的产品工艺设计和优化

熔融沉积成型打印技术能快速生成不同结构特征的模型,再将模型转化为实际产品。根据FDM基本原理,分析3D打印的工艺流程及影响因素,探讨拆分模型和添加支撑的原则,对模型的支撑类型进行了分类,基于实例对不同类型模型进行了工艺完整性研究,提出不同支撑类型的优化设计方案。结果表明,添加不同类型的支撑可以提升模型的工艺性和加工质量。     

异质材料零件切片数据插补研究

现代制造业对产品性能要求越来越高,因此零件成型精度与打印质量成为三维打印技术研究的关键问题. 本文基于空间微四面体异质材料零件建模,提出了异质材料切片数据插补算法,编写程序并仿真实验结果. 在课题组研发的三维打印成型系统上进行异质材料零件的成型实验,验证了所提算法的正确性. 该方法实现了异质材料零件色彩连续渐变,提高了异质材料零件成型精度和打印质量.     

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。     

饲料挤压膨化机螺杆等离子弧表面强化处理技术的研究

针对膨化机挤出螺杆生产过程中的磨损问题,运用等离子弧表面淬火工艺方法对膨化机挤出螺杆表面进行强化处理.通过等离子弧表面淬火工艺处理,结果表明,螺杆表面硬度可提高2~3倍;表面淬火硬化层深度为0.2~0.45 mm.并对硬化层组织状态进行了分析和讨论.     

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.     

ZK60镁合金等温成形数值模拟与试验研究

针对ZK60镁合金罩体类零件的结构特点,设计了等温挤压成形工艺及试验模具。采用Deform-3D有限元模拟分析软件,研究了镁合金罩体类零件等温挤压成形过程中变形力及金属流动规律,预测了变形所需挤压力大小及可能产生的缺陷,为优化模具结构和工艺参数提供了理论依据。根据模拟结果进行等温挤压实验,成功挤出形状复杂的镁合金零件,其表面粗糙度与尺寸精度均符合要求。通过对挤出的镁合金零件进行内部显微组织观察,表明其成形性能良好。研究结果为该类镁合金零件等温挤压成形工艺和模具设计提供了科学依据。     

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。     

双色巧克力3D打印机的设计

针对目前巧克力3D打印机打印颜色单一、连续挤出料难、打印精度低等问题,本文对现有的巧克力3D打印机机械结构进行了分析和改进,设计出了一种能够持续供料、双色打印的高精度巧克力3D打印机。挤料箱部分采用螺旋推杆的进给方式来挤出原料,实现连续不断输送原料。在挤料箱、软管和喷头上都装有加热装置,并运用PID算法控制温度的恒定。喷头设计成具有独立控制开关的两个出料孔的一体式单喷嘴。为了提高打印精度,挤料机构固定在机架上,而喷头固定在运动机构上,减少了运动惯量。     

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.