基于随机游走麻雀搜索算法的多特征结构尺寸熔融沉积成型工艺参数优化

在熔融沉积成型过程中,打印参数对成型样件精度有着重要影响.为了提高整体尺寸精度,采用随机游走的麻雀算法获得最优实验方案.首先,以熔融沉积成型的分层厚度、喷头温度、打印速度和填充率为实验变量设计4因素4水平的正交试验;然后,以样件不同特征结构尺寸的相对误差为优化对象,使用田口-灰色关联法对实验数据进行处理;最后,通过随机游走的麻雀算法计算最优参数方案.结果表明,相比常用的田口-灰色关联法,采用优化后工艺参数成型样件的综合尺寸精度提高了20%,灰色关联度提高了27%.

金属熔融沉积成型制备7075铝合金的显微组织和力学性能

以优化后的微晶蜡基喂料为原料,通过金属熔融沉积成型制备3D 7075 Al合金。通过热压实验评估蜡基黏合剂和粉末之间的亲和力,研究烧结铝合金的物相、形态演变、拉伸强度和摩擦性能。打印喂料表现出剪切变稀行为,可使熔融挤出过程变流畅,并获得较好表面质量且含少量层间堆积孔隙的3D坯件。在氮气中烧结铝合金的形态演变可分为4个阶段,包括500℃下Mg_(2)Si和Si的沉淀,560℃以上Mg_(2)Si的出现,合金粉末上氧化物层的氮化,以及620℃以上通过扩散过程增强的晶粒生长。3D 7075 Al合金的相对密度达95%,拉伸强度为120~141MPa,拉伸应变为1.0%~2.5%。

基于熔融沉积成型的木质材料3D打印技术研究进展

近年来,天然填充材料聚合物在3D打印领域得到了广泛应用。木质材料因其可再生、环境友好等特点,在3D打印领域受到广泛关注。本文首先介绍了木质材料的来源和制备方法,指出目前国内木材加工剩余物利用率不高,利用方式少的问题,通过在木材加工剩余物的利用上加大创新,与3D打印技术相结合以提高其利用率。接着详细论述了3D打印熔融沉积成型技术原理与成型方式,并根据木质材料特性及成型工艺,对其性能进行归纳与论述,分析木质材料熔融沉积成型存在的问题并展望其发展趋势。

熔融沉积成型多材料3D打印进料机制对打印件性能影响分析

熔融沉积成型(FDM)3D打印的快速发展为丝状耗材多材料3D打印带来了新的机遇。文章首先介绍了FDM 3D打印技术的应用,随后深入探讨了多材料3D打印的优势,与单一材料优化打印参数而言,多材料3D打印是提高打印件性能、打印多功能分级材料的有效途径。通过对当前与多材料FDM 3D打印相关研究进行系统回顾,发现多材料层间结合质量是影响打印件强度性能的首要特征。此外,文章比较了单喷嘴与多喷嘴进料系统对打印件层间结合质量的影响以及在实际应用中的挑战。最后,文章总结了多材料FDM技术通过结合不同材料的优势,为创造复杂结构和满足特定承载要求提供了有效途径,从而扩展了增材制造的创新和优化潜力。

基于ACO-BP算法的熔融沉积成型翘曲变形量的预测方法

针对熔融沉积成型翘曲变形量预测问题,提出了一种基于蚁群算法(ACO)-误差反向传播(BP)神经网络算法的预测方法。采用ACO算法优化BP神经网络的初始权值、阈值,防止其训练时收敛于局部极小。基于正交试验分别设计4因素4水平的训练样本集和4因素3水平的验证样本集。训练样本集用于预测模型的学习,验证样本集用于验证预测方法的精度。基于极差法分析了各工艺参数对翘曲变形量的影响程度。结果表明,工艺参数对翘曲变形量的影响程度从大到小分别为层高、填充率、喷头挤出温度和打印速度。采用训练样本集充分训练预测模型后,验证基于ACO-BP算法的翘曲变形量预测方法的效果。基于均方根误差(RMSE)、均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)评价模型预测精度。对于RMSE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的1.7倍;对于MSE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的2.9倍;对于MAE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的1.6倍;对于MAPE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的2.2倍。基于ACO算法优化的BP神经网络预测精度更高。

面向熔融沉积成型的树状支撑结构生成设计方法

为快速有效地生成熔融沉积成型工艺所需的稳定支撑结构问题、为3D打印提供多类型支撑结构,通过分析典型树状结构生成算法,提出一种树状支撑结构设计方法。对L-系统的字符串进行统一参数化表达,采用改进的L-系统算法对最简单单轴结构、一般单轴结构和合轴结构的生成算法进行了设计,并结合应用实例验证了所提方法的可行性。

基于塑料微挤出成型的熔融沉积成型技术表面粗糙度研究进展

熔融沉积成型技术(FDM)是一种无模成型技术,易实现复杂模型的个性化定制,使得它在航空、汽车、医疗行业具有广泛、潜在的应用。同时FDM打印也是一种逐层打印技术,但制件表面粗糙,限制了它的应用。文中回顾了近10年来,尤其是近3年来在改进FDM表面粗糙度方面的研究现状和进展,并从制件后处理、软件控制、数学模型预测、优化工艺参数及结合其它成型技术等多方面论述了国内外关于FDM打印件表面粗糙度的改进方法及研究进展。

熔融沉积成型工艺参数优化研究

在熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)的工艺过程中,有很多工艺参数影响着其成型精度,着重分析了挤出速度(A)、扫描速度(B)、层厚(C)和喷头温度(D)这4个参数对FDM工艺成型精度的影响。通过正交试验得出各指标最优时这些工艺参数的组合。利用矩阵分析法对多指标正交试验进行优化,从而确定了各个因素对试验指标值影响的主次顺序为C、D、A、B,最优组合为A_2B_2C_2D_3。试验结果表明该方法能有效提高成型件的综合性能。

熔融沉积成型材料的研究与应用进展

对熔融沉积(FDM)成型材料、支撑材料的性能要求进行了分析;综述了近年来熔融沉积成型材料的国内外研究现状;归纳了其应用情况,展望了其发展前景。

熔融沉积成型3D打印机混色装置的研究

当前基于熔融沉积成型的桌面级3D打印机的大部分打印头装置只能打印一种颜色的耗材,打印出来的物体颜色单一,为了解决这一问题,在分析了整个3D打印头装置的基础上,运用TRIZ理论对3D打印头进行了创新设计,设计出一种双进料单挤出的打印头装置,该打印头装置能将两种颜色的耗材融化混合,并从同一喷嘴挤出,实现混色打印。运用UG有限元模块对所设计机构进行了温度场的模拟分析,最终对装置进行了试验,验证了温度场分析的正确性,达到了混色要求,为3D打印机混色装置的进一步研究提供了理论依据。

熔融沉积成型参数对改性聚乳酸冲击性能的影响

以聚乳酸(PLA)为基体、热塑性聚氨酯(TPU)和甲基丙烯酸甲酯-有机硅-苯乙烯共聚物(S-2001)为增韧剂,通过熔融共混法制备了改性PLA 3D打印线材,采用正交试验探索了底板温度、打印温度、沉积方式、打印层厚和打印速度等熔融沉积成型(FDM)参数对改性PLA冲击性能的影响。结果表明,当底板温度为90℃,喷嘴温度为190℃,沉积方式为45°/45°,打印层厚为0.4 mm和打印速度为45 mm/s时,FDM试样的冲击强度达到最大值,而且打印层厚和沉积方式对改性PLA FDM试样的冲击性能影响显著;扫描电镜分析表明增加打印层厚有利于材料吸收冲击功,奇数层与偶数层之间的不同沉积角度对试样冲击强度的提高影响不一,45°/45°为宜;同时,最优工艺的FDM试样的冲击强度比注塑试样低,为注塑试样的71.4%。

熔融沉积成型工艺的精度分析与研究

目前,熔融沉积成型(FDM)工艺受到了许多领域的关注,但由于FDM是通过逐层累加的方式来构造实体,所以与传统切削加工相比,成型件的精度会有所不同。以Stratasys公司生产的Fortus360mc快速成型机为打印设备,以螺栓为模型,通过比较不同的三维图形文件的精度与成型方向的布局,并综合成型件的测量数据与FDM工艺的特点,对不同规格螺栓成型件的尺寸误差、形位误差和表面粗糙度进行分析。总结出影响精度的主要因素。为进一步了解FDM工艺和提高成型件精度提供有效参考。

基于神经网络和遗传算法的熔融沉积成型多目标优化

在建立了熔融沉积成型工艺参数和目标函数的基础上,论述了人工神经网络和遗传算法在熔融沉积快速成型工艺参数优化中的应用。首先利用人工神经网络建立熔融沉积快速成型工艺参数与成型件尺寸精度、翘曲变形之间关系的数学模型,然后用遗传算法对工艺参数优化。根据多目标函数优化问题的单目标化思想,对优化后的单目标进行了分解,得到最优工艺参数条件下的成型件尺寸精度、翘曲变形,从而为建立和控制熔融沉积快速成型工艺参数提供了一种行之有效的途径。

熔融沉积成型3D打印ABS材料的改性与应用研究

对熔融沉积成型3D打印ABS材料的改性与应用研究做了全面的综述。介绍了ABS材料的两种常用的制备方法,重点综述了熔融沉积成型3D打印ABS材料的改性方法,并对熔融沉积成型3D打印ABS材料在制造业、生物医学以及教育领域的应用做了阐述。

熔融沉积成型过程喷头的传热模拟及实验研究

针对典型的熔融沉积快速成型喷头结构,建立了喷头的热分析有限元模型,分析了喷头的热传递路径和过程,应用有限元软件ANSYS对喷头的温度场和应力场进行数值模拟仿真。结合仿真分析和实验研究,分析了喷头堵塞的原因并提出了解决方法,为喷头的温度控制和结构优化设计提供了参考。

熔融沉积成型水溶性支撑材料的研究与应用

综述了熔融沉积成型工艺中支撑材料的种类、作用及研究现状等,通过对比分析,阐述了水溶性支撑材料的优势,并对符合支撑材料性能要求的水溶性高分子,如聚乙烯醇和丙烯酸类共聚物的改性技术要点及研究现状作了进一步的分析。

熔融沉积成型聚醚醚酮力学性能多尺度分析

对挤出成型(EM)聚醚醚酮(PEEK)和熔融沉积成型(FDM)PEEK试样进行单轴拉伸试验。结果表明,与EM试样相比,FDM试样屈服强度为98.30 MPa,提高4.3%,拉伸模量无明显变化,断裂应变为22.6%,下降87.1%。FDM试样拉伸断口微观形貌显示,试样以脆性断裂为主,伴有部分韧性断裂,试样内部存在大量规则孔洞,显著降低材料的韧性。针对PEEK材料的拉伸过程,通过建立PEEK材料的Johnson-Cook模型,模拟了材料的拉伸断裂过程,vonMises应力最大偏差为5.8%,与试验较符合;从细观尺度模拟研究FDM不同搭接微孔洞对材料力学性能的影响,结果表明,与三尖瓣状微孔洞相比,星形线状微孔洞下制件承受的拉应力下降27.4%,丝材并行搭接将会降低材料的拉伸强度。

基于田口试验法的熔融沉积成型PLA制品工艺优化

为了提高熔融沉积成型(FDM)制品的质量,采用田口试验法研究填充密度、沉积方向和填充图案三个因素对聚乳酸(PLA)制品拉伸性能的影响。结果表明,加工工艺参数对拉伸弹性模量和拉伸强度的影响程度均为沉积方向>填充密度>填充图案,其中拉伸弹性模量最优化的参数组合为填充密度100%、沉积方向45°、填充图案网格形状,拉伸强度最优化的参数组合为填充密度70%、沉积方向45°、填充图案网格形状。通过扫描电子显微镜对拉伸试验失效断面进行观察分析,探究了FDM打印工艺参数之沉积方向、填充密度对PLA试样拉伸失效的影响及其失效机理,其表征分析与试验结果高度吻合,表明该研究结果具有较好的借鉴意义。

面向熔融沉积成型技术的曳引机壳拓扑结构优化设计

为得到曳引机壳符合力学性能的轻量化结构,对某型号曳引机壳进行了拓扑优化设计.基于独立连续映射拓扑优化(ICM)方法和应力云图,设计出两种多孔填充的曳引机壳.通过有限元分析和利用熔融沉积成型制造(FDM)技术,验证了两种方案可达到使用性能方面的要求,实现了曳引机壳轻量化的目的,可为曳引机壳新产品的设计和制造提供参考方案.

熔融沉积成型用高分子材料的研究进展

介绍了熔融沉积成型(FDM)原理及所需材料要求,详细阐述了国内外FDM用丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)的研究进展,展望了其发展前景。