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.     

基于三维T样条的异质材料实体建模与切片

为了实现异质材料实体模型应用于增材制造技术的可能性，开发通用的、可同时用于设计、分析和制造异质材料实体模型的建模与制造工艺. 提出基于三维T样条的异质材料实体重建方法，实施自适应细分得到三维T型控制网格. 通过最小化能量泛函逐步拟合四面体网格模型及异质材料属性，使得几何结构和材料分布均得到较高的拟合精度. 为了提高重建过程的计算效率，只对局部误差较大的区域进行自适应细分，在参数域内插入控制点. 采用自适应细分的三维T样条与均匀细分的三维NURBS，分别实施渐进式重建框架. 结果表明，三维T样条能够在达到相似甚至更优的拟合精度的前提下减少冗余控制点. 针对增材制造中的切片工艺，利用适用于异质材料实体模型的直接切片方法，结合三维T样条和基于八叉树结构的自适应细分过程，得到三角网格分层切片结果. 实验结果表明，该算法对异质材料实体模型的直接切片过程是有效和可靠的.     

先驱体陶瓷材料3D打印机螺杆挤出装置的设计与优化

针对陶瓷材料硬脆性带来的难以切削加工技术瓶颈,开发了一种可用于3D打印先驱体陶瓷材料的工艺——热固沉积成型工艺(thermo-setting modeling,TSM),基于此工艺,设计并优化了先驱体陶瓷材料3D打印机螺杆挤出装置.首先,确定了先驱体陶瓷材料配比并进行材料性质测试,提出热固沉积成型工艺.其次,设计了先驱体陶瓷材料螺杆挤出装置并进行初步打印实验.再次,通过ANSYS Fluent仿真分析螺杆挤出装置在打印过程中内部流场的变化情况并为优化设计提供依据.最后,对螺杆挤出装置进行优化设计,为了得到更高的打印精度,将原有的0. 6 mm喷头直径缩小至0. 5 mm;仿真分析发现,将螺杆转速由40 r/min提高至60 r/min,螺杆外径与机筒内壁的间隙由0. 50 mm缩小至为0. 25 mm,可使打印效率提高49. 1%,并通过打印实验进行验证.结果表明,该螺杆挤出装置能够满足3D打印精度和效率要求并能打印出形状复杂的先驱体陶瓷零件,为陶瓷材料零件的成型加工提供了一种途径和方法.     

基于骨骼肌仿真的3D打印支撑结构

为了保证可打印三维模型中空结构具有足够强度与节省材料,基于仿骨骼肌结构特性对3D打印模型内部支撑结构进行研究.用分水岭算法对将单层骨骼截面图像进行处理并在可打印分层结构上与目标模型进行拼接与图形优化,经由Matching Cube算法还原三维模型.经过仿真计算,输出所需带内部支撑结构的可打印模型.实验分析表明:该方法可以增加对模型指定方向的受力强度,对保证结构强度、节约打印材料有较好的实际意义与理论研究价值.     

三维打印中的底层多边形优化

三维打印过程中,底层多边形模型存在着数据点冗余、形状粗糙等问题,造成模型成型效率低,表面模型不光滑,急需要对底层多边形进行优化. 现有的多边形优化算法没有考虑到在三维打印过程从多边形转换为相应的加工指令及加工机构的平滑运行等问题. 为此,本文提出一种新的底层多边形优化算法,该算法利用基于面积最小原则的多边形简化算法来减少多边形顶点数,再通过Hermrite曲线和B样条对多边形进行样条化处理,使多边形边界变得光滑,并对样条化后的多边形顶点进行均匀离散化,使优化后的底层多边形更便于机械指令集的操作. 实验结果证明该算法可以提高底层多边形的质量并满足三维打印的工程要求.     

功能梯度材料零件快速成型方法

针对现有快速成型技术难以成型具有复杂材料属性的多维功能梯度材料零件问题,以功能梯度材料零件为研究对象,研究了一维、二维及多维功能梯度材料零件的快速成型方法,并应用该方法选取一维、二维功能梯度材料零件进行了实验验证。     

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.     

生物三维打印机硬件控制系统研究

提出了一种生物三维打印机硬件控制方法,并基于ATmega2560芯片实现了生物三维打印机的控制. 研究了打印原理及成型工艺,采用 Altium Designer软件绘制了控制系统的硬件电路,包括控制电路的主控单元、运动控制单元、喷头控制单元、加热控制单元、限位开关控制单元、USB数据传输单元等,绘制PCB板并完成硬件电路的焊接及调试工作,提高了生物三维打印精度.     

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。     

基于区域划分的自适应分层

为协调3D打印的精度和效率,提出了1种区域自适应分层方法.将每层分为内外2个区域,以对外部自适应层厚得到所需的表面精度,以初始层厚成型内部区域缩减成型时间,并采用有限细分的自适应策略避免了结合强度问题.实验结果表明,与传统的自适应方式相比,区域自适应在同一精度要求下显著提高成型效率.     

网络印刷客户端色彩管理方法的研究

分析网络印刷客户特点和网络印刷客户端印刷色彩再现存在的问题,研究网络印刷色彩管理的方法及其效果,实现网络印刷客户对色彩所见即所得的要求。提出了网络印刷客户端色彩管理方法,印刷色谱校正法和灰梯尺校正法。实验结果显示：客户端的色彩显示效果得到一定的改善,可减少网络印刷企业与客户间的印刷质量纠纷,降低网络印刷企业成本,缩短网络印刷活件的生产周期。该方法简单,易操作。     

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。     

离线彩色套印误差检测系统

为了实现彩色印刷套印误差的检测,提出了基于计算机视觉的检测方法,并设计了检测算法.应用CCD采集印版测量标识的图像,在HSI色彩空间中,通过色调统计特征进行套准识别,并通过色调和亮度对彩色图像进行阈值分割,对分割后的图像采用色调投影积分方法快速获取测量标识的坐标参数,实现彩色套印误差的检测.实验表明,该系统能快速准确地检测出套印误差参数,并已经用于北人集团印刷机套印精度的检测.     

石头纸相关性能研究

研究了三家企业的石头纸相关性能及印刷适性,并与铜版纸进行对比分析.研究表明:石头纸相关性能对印品质量影响的综合排序是:吸水性﹥光泽度﹥白度﹥抗张强度﹥平滑度;石头纸印品的油墨转移率峰值、实地密度、色域均小于铜版纸.采用吹膜法生产工艺石头纸,其油墨转移率整体上优于采用压流延法生产工艺石头纸;石头纸在作为包装材料方面的性能比较突出.     

彩色数码印刷网点扩大数据化测试与研究

针对彩色数码印刷品的网点再现进行了测试和研究.首先设计了彩色数码印刷测试版,然后选取了不同克重的铜版纸和哑粉纸共9种纸样在数码印刷机HP indigo3500上进行印刷.对每张样张上的网点测试单元使用X-Rite 530型的分光光度计测试了网点扩大值,找出了网点扩大最大值及网点扩大最大发生的部位,最终得出了彩色数码印刷网点再现规律.该实验结果可用于彩色数码印刷质量评价参考,这为数码印刷领域的深入研究提供了参考价值.     

基于BP神经网络的计算机油墨配色系统的研究

计算机配色可提高油墨配色的速度和精度,具有重要作用．基于两种颜色空间和BP神经网络的计算机配色系统被研究．实验结果表明基于光谱颜色空间配色系统的配色精度更高,可应用于目前的各种印刷方式中．基于BP神经网络的配色系统具有很强的适用性,推进了印刷的数字化流程．     

3D打印成型技术及工艺参数优化设计

近年来3D打印技术的逐层堆叠成型原理使其更加灵活,越来越受到人们的重视,成为一个新的研究热点.从成形质量出发,探究熔融沉积成型3D打印技术的最优工艺参数,重点介绍设备工艺原理和工艺流程,总结了打印温度、打印速度、打印层高、填充角度和填充密度对成形质量的影响,通过对试样的力学性能和样件质量分析,得到了3D打印技术的工艺参数优化方案.并以氧气瓶模型设计为实例说明可以通过3D打印参数完善不同制件的应用需求.     

Application of nonlinear color matching model to four-color ink-jet printing

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活性染料印花固色剂WF的应用研究

采用固色剂WF用于活性染料直接印花的快速固色,并与常规印花进行比较。探讨固色剂WF对印花织物的表观色深、印花色度、染料的提升性、印花牢度的影响。研究结果表明：在活性染料印花快速固色中,固色剂WF的加入,表现出较高的表观色深,使印花织物的明度有较大提高,彩度与常规印花标样接近。固色工艺参数的波动,对印花色度影响不大。染料的提升性高于常规印花,活性染料印花织物的皂洗牢度和摩擦牢度均达到较高水平。     

胶印印刷压力与印品质量关系的研究

从印刷速度、纸张适性、油墨干燥等多方面分析了印刷过程中印刷压力与印刷质量的关系。对不同压力下的印刷品密度作了测试,测试结果表明印刷压力的变化使印品密度不稳定,从而导致印品颜色不稳定,印品质量下降。提出了实际生产中解决此问题的可行性方案。