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。     

挤出式FDM 3D打印喷头的优化设计

针对挤出式FDM 3D打印喷头结构进行优化设计.采用数值模拟方法,建立了喷头有限元分析模型,分析了不同的加热套材料、不同加热棒数量、不同材料腔直径对喷头温度分布的影响规律,确定了优化的结构,并制作挤出式FDM 3D打印喷头.用红外热像仪对喷头温度分布进行了测量,喷嘴处实测温度和模拟温度偏差为0.59℃,推杆与材料腔的配...     

斜坡3D打印表面质量分析与实验研究

FDM-3D打印技术是高职院校工业设计、数字化设计与制造等技能大赛赛项的重要技术。本文通过建立表面粗糙度计算模型,研究0.2mm打印层厚下,0°-90°斜坡角3D打印制件的表面质量;通过实验研究表明：随着斜坡角的增大,Ra值近似线性减小,同时和实验测量值对比,预测误差算术平均值等于0.016mm,说明建立的表面粗糙度模型可以指导职业技能大赛中斜坡打印工艺参数的设定。     

FDM式3D打印技术研究进展

对FDM式3D打印机的结构,打印的材料,尤其是复合材料与应用,模型的结构优化等问题进行了系统的综述,最后对FDM式3D打印技术的发展方向进行了展望。     

基于拓扑优化的变密度点阵结构体优化设计方法

点阵材料是一种超轻高强的高性能多孔材料,目前主要以等密度构建点阵结构体。在实际情况下,点阵材料的各部分承受着不同的载荷,等密度点阵材料存在性能不能充分发挥的问题。针对上述问题,将拓扑优化引入点阵材料设计中,提出一种基于均匀化方法的多尺度拓扑优化方法,实现了变密度点阵结构体的优化设计,可根据实际载荷设计出最优的变密度点阵结构体,以达到最优性能。以汽车连杆为例,与现有商业软件HyperWorks采用的梁模型点阵优化方法进行对比验证。结果表明,所提出方法优化所得连杆的轻量化效果更好,应力分布更合理。该方法生成的变密度点阵结构有着更优异的性能,更适合变密度点阵结构体的优化设计。     

3D打印喷头的热力学分析与结构优化设计

针对熔融沉积造型3D打印喷头在打印过程中存在的热结构不合理引起打印精度差等问题,采用热力学分析和结构优化设计,解决3D打印过程中由热量导致喷头热变形引起打印精度差和其本身制造成本高的问题。经过仿真分析和实验与应用,验证了熔融沉积造型3D打印喷头结构的合理性,为3D打印技术产业化提供技术理论支持。     

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...     

熔融沉积式3D打印切片轮廓路径优化算法

在研究3D打印切片过程中,针对当前存在打印效率低、加工时间长等问题,提出一种熔融沉积式3D打印切片轮廓路径优化算法.该算法采用一种改进的最短距离法确定各个轮廓的打印起始点,并将蚁群算法与遗传算法有效结合,形成一种改进的蚁群算法模型,最后应用到3D打印切片轮廓路径规划中,求出单层轮廓的最优打印顺序.通过与传统切片软件Cu...     

基于3D打印的直线导轨快速制造的应用研究

直线导轨与滑块分离时,精密排列的滚珠极易脱落,安装复位困难,为此提出一套解决方案：测量直线导轨的形状尺寸并通过UG建模,再采用3D打印快速成型直线导轨样品,并应用在教学实践中,收到了较好的效果。     

FDM 3D打印聚醚醚酮零件摩擦磨损特性研究

为研究3D打印各向异性对摩擦性能的影响,通过熔融沉积成型(FDM)制备了0°、45°、90°3种打印角度的聚醚醚酮(PEEK)试样,研究3种不同打印角度及载荷变化对PEEK试样摩擦学性能及磨损机制的影响。利用MFT-5000摩擦磨损试验机对PEEK材料进行室温水润滑下的往复滑动摩擦试验,用超景深显微镜观察磨损后表面形貌。试验结果表明：不同载荷下3种打印角度试样的摩擦因数由大到小依次为0°试样、90°试样、45°试样,磨损率由大到小依次为90°试样、45°试样、0°试样;随着载荷的增大,3种不同打印角度试样的摩擦因数均呈现下降趋势,磨损率则呈现上升趋势;PEEK磨损机制是黏着磨损以及疲劳磨损引起的表层脱落。     

基于MIST方法的梯度点阵结构优化设计方法

文中提出了一种基于移动阈值切面法（Moving Iso-Surface Threshold, MIST）的梯度点阵结构优化方法。优化模型以点阵结构杆件总应变能为目标函数、杆件截面积为优化变量对杆件粗细进行优化,优化目标为总应变能最小。通过长度特征参数对点阵结构疏密分布进行描述,选取长度特征参数作为优化变量,对点阵结构的疏密分布进行优化,进而提出一套包含两类变量的协同优化方法,实现了杆件粗细与疏密分布的协同优化。通过对均质点阵结构进行优化,获得了非均质的梯度点阵结构。最后通过二维和三维算例验证了方法的有效性。     

增材制造设计(DfAM)下的金刚石晶格结构研究

基于机械零件的增材制造设计,用仿自然式方法设计了一种金刚石晶格结构,对晶胞相对密度和等效弹性模量建立了数学模型,并拟合得到二者关系式,一系列的仿真验证结果显示理论研究所得关系式具有一定的正确性;对金刚石晶格填充结构提出变密度假设,并用仿真和压缩试验的方法进行了验证,结果显示,填充单元密度以受力点为中心渐渐减小的变密度结...     

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。     

点阵结构填充模型的边界强化设计方法

对于填充均质点阵结构的零部件,其失效往往首先出现在近边界端的梁模型处,外部载荷无法有效传递至点阵结构内部.针对上述问题,提出一种参数化边界强化技术,实现了连接牢固的"点阵实体"优化模型设计.以连杆零件为例,将优化模型与等体积的均质点阵结构填充模型进行了对比验证.结果表明,所提方法保证了载荷的有效传递,且边界连接处更加牢...     

FDM快速成型机加工工艺方法研究

介绍了FDM快速成型系统的原理,说明了成型机的标定、上料、加工位置的选定、喷嘴插入海绵的深度确定等步骤应注意的问题,并结合在实际加工原型件中遇到的具体问题,进行了研究和解决。     

熔融沉积快速成型的支撑优化工艺方法研究

熔融沉积成型技术(Fused deposition modeling,FDM)近年来在多个领域得到了广泛的应用,但制造过程中的悬空结构需要通过添加支撑用来支持悬空部分使成型过程顺利进行。而支撑结构不仅浪费成型材料,降低成型效率,最后在去除支撑结构时也会破坏制件的表面质量。因此从FDM技术的工艺特点出发,以减少使用支撑结构为目标,通过优化过程规划的工艺参数,提出一种针对熔融沉积成型技术的自适应支撑优化工艺方法。结果表明该方法有效地减少了支撑的使用量。     

机械振动对半固态ZL101铝合金组织的影响

研究了振动对半固态ZL101铝合金凝固组织的影响规律,在熔体温度为630~660℃时,将加或不加细化剂Al-5Ti-B的ZL101铝液浇入固定在振动台台面上的特制振动坩埚中,并冷却至半固态温度570~590℃,然后恒温保持不同时间。在整个过程中,用自制的振动控制仪进行不同频率的振动,该仪器可以控制振动时间、频率及振幅。对以上各种条件下的半固态组织进行观察发现,振动频率越接近共振频率,初生晶粒越细小、圆整;该机械振动装置可以制备出非枝晶半固态流变浆料,其α-Al晶粒平均直径在100μm以下,平均形状系数在0·3以上。     

FMS刀具准备系统研究

围绕刀具准备系统的研究与开发 ,论述了刀具准备系统的总体结构和刀具寿命管理、刀具贮备管理、GT概念下刀具分配策略三个功能模块 ,利用相对磨损率来衡量刀具的磨损程度 ,从而对刀具寿命进行优化 ;根据从 MRP和 MPS得到的信息以及刀具的使用数据 ,生成基于成本优化的刀具补充策略 ;并将成组技术、遗传算法及虚拟刀具库思想 ,应用于刀具分配 ,解决FMS中刀具的优化分配问题。