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.

低熔点合金3D打印机喷头系统设计

针对FDM型金属3D打印机存在的打印能力有限、喷头结构笨重、成型材料冷却速度较慢等问题,基于低熔点合金的物理特性,设计了一种3D打印机喷头系统,包括材料制备装置、喷头、送料装置、回收装置、抽取装置、气体净化装置和控制装置。材料制备装置与喷头分离,作为独立单元设计;送料装置能够有效地清理喷头及其导料管中的打印余料;喷头上的风冷装置可以加快成型材料表面气体的流动并抽取有害气体;气体净化装置用于处理铅或者镉的氧化物烟尘。此系统支持长时间连续打印,适用于安装在各类FDM型金属3D打印机的三维运动机构上。

FDM 3D打印机喷头温度场分析与结构优化

针对熔融沉积型(FDM,Fused Deposition Modeling)3D打印机喷头系统在打印过程中存在打印材料提前软化和打印成型件不能及时冷却,引起打印精度差的问题,设计了一种高效简易的3D打印机喷头冷却装置。通过ANSYS fluent软件对结构优化前后的喷头和打印材料进行了热学仿真分析,得到结构优化前后喷头温度云图和打印材料的温度云图、应变云图的模拟数据。并通过实验测量出结构优化前后打印成型件的误差。结果表明:结构优化后喷头的冷却装置能够有效改善打印材料提前软化的现象,打印的成型件能够及时冷却,打印精度得到提高。

FDM型多喷头3D打印机设计与分析

为解决现有FDM型3D打印机不能同时打印多种材料、多种颜色的问题,本研究在现有3D打印机结构基础上,改进设计了一种多喷头3D打印机。基于UG以及COMSOL软件建立其三维模型并对其进行结构仿真分析、打印运动分析以及控制结构设计分析研究。结果表明,该FDM型多喷头3D打印机具有高效率、低成本、可同时进行多材料和多颜色打印的优点,为今后多喷头3D打印机研究提供一定思路。

基于熔融沉积3D打印机的多色切换模组设计

传统熔融沉积工艺(FDM)3D打印机只能打印单色或双色模型,为了实现多色彩模型三维实体快速成型,对普通FDM双喷头3D打印机的机械结构以及控制逻辑进行深入研究,设计出了一款支持在任意双喷头3D打印机上安装的3D打印机多色切换模组。实际多色打印测试结果表明,基于该设计方案加工的多色切换模组可以精确、稳定地完成多色彩模型三维实体快速成型。实验表明打印温度为180℃,采用200 mm/s的打印速度时,产品打印质量较高为FDM多色3D打印提供了新的实现方法。

熔融沉积成型3D打印喷头热力场分析及散热优化

熔融沉积成型3D打印机在熔胶过程中,喷头内的线材会出现半熔流动性差的线段,该现象会影响喷头的打印效果,甚至会引起喷头堵头.针对此现象,设计出一款温升效率高、结构精简、投入成本低的3D打印喷头喉管冷却装置.通过ANSYS软件对方案进行了热学仿真分析后进行结构优化,得到一种温度场分布更优的方案.通过与现有的两种方案在温升效率、正空间性能和打印精度三方面进行实验比对,同时对3种方案进行成本分析.结果表明,本设计优化后的方案在保证打印精度和温升效率的情况下,提高了喷头的性能,并降低了成本.