熔融沉积成型制备致密氮化硅陶瓷

创新地采用基于螺杆挤出和颗粒喂料的熔融沉积模型制备了致密氮化硅陶瓷。研究了喂料的打印性能、脱脂工艺,以及典型的打印缺陷的存在形式。结果表明,氮化硅颗粒喂料具有优异的打印性能,适合打印无支撑的小倾角、薄壁和复杂曲面的部件。本文研究开发的有机黏结剂体系结合溶剂+热两步脱脂工艺在厚截面部件制备中有突出优势,可以实现9 mm厚度的坯体安全脱脂。研究发现FDM的典型工艺缺陷有层间裂隙和路径间孔隙两种。结合气压烧结,制备了抗弯强度(774.5±70)MPa、密度3.25 g/cm^(3)的致密氮化硅陶瓷,并成功制备了形状复杂和维形良好的氮化硅陶瓷零件。

熔融沉积快速成型工艺的原理及过程

快速成型技术中的熔融沉积造型(FDM)工艺由于设备费用较低、材料利用率较高而在实际生产中得到广泛的应用。介绍了FDM的工艺原理和工艺过程,并指出该工艺的特点及应用范围。

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.

面向熔融沉积成型的3D打印机故障声发射监控方法

针对熔融沉积成型(FDM)3D打印机中打印喷头容易出现打印材料断丝或耗尽和喷头阻塞的故障模式,分别设计并开展2组实验,研究基于声发射传感器的故障监控方法.为了减小对传感器信号数据进行处理和存储的负担,并提升监控的实时性,使用基于声发射波击(AE hit)的参数化声发射信号处理及特征值提取方法.通过实验采集到了传感器数据并进行信号处理,研究故障模式和特征值之间的联系,得到最敏感的AE hit关键特征值.使用K-means聚类算法对两类故障模式进行同时识别研究.结果表明,在0.2s的时间分辨率下,基于AE hit的绝对能量和击数特征值,提出的监控方法对典型故障的识别准确率分别为94.62%和93.80%.

熔融沉积成型3D打印拉丝缺陷的正交实验研究

为了及时解决打印过程中的拉丝异常工况,提出基于振动信号的熔融沉积成型(FDM)3D打印拉丝缺陷正交分析方法.开展单因素试验,对加速度振动传感器采集的信号进行时域分析,提取相关峭度、峰值因子和脉冲因子特征值,确定喷头温度、回抽距离、回抽速率和空驶速率4个打印参数与零件拉丝缺陷的关系.在单因素试验的基础上进行四因素三水平正交试验,以提取的振动信号时域特征值为评价指标,通过极差与方差分析对试验数据进行分析.试验结果表明,利用该方法可以对拉丝缺陷进行识别,其中在使用材料为PLA的情况下,回抽距离和喷头温度对零件拉丝缺陷的影响显著,空驶速率和回抽速率影响不显著,当喷头温度为190℃、回抽速率为50 mm/s、回抽距离为12 mm、空驶速度为50 mm/s时,打印模型的拉丝情况最好.

熔融沉积3D打印机的送丝机构优化设计

3D打印是一种新兴的实体制造技术。本文主要是针对送丝机构进行了优化分析,对打印机送丝驱动力进行了计算,并分析了送丝机构对熔融态聚合物丝材在挤出机构内部流动行为的影响,利用数值仿真手段分析了压力-聚合物流动速度之间的关系,优化了聚合物在喷嘴内的流动特性,验证了喷嘴形状和结构参数对打印精度的影响。

熔融沉积成型3D打印聚醚醚酮工艺优化研究进展

聚醚醚酮(PEEK)因其具有耐高温、耐腐蚀、高硬度、质量轻、耐疲劳等特点,被广泛应用于机械制造、航空航天等高端领域,可作为金属材料的替代产品。随着科技的进步,PEEK材料被用于精密机械和复杂材料的制造原料,传统注塑成型已无法满足微精密、高强度零部件的需要,限制了其进一步发展和应用。然而,将3D打印技术与PEEK材料体系结合为其制造和应用的发展提供了全新的思路,其中熔融沉积成型(FDM)3D打印PEEK技术的发展尤其突出,但通过FDM成型PEEK的工艺参数因其制造方法的局限性而尚未形成统一标准。因此,本文通过综述近年来FDM工艺参数对PEEK力学性能和结晶度影响的相关研究,总结出FDM打印PEEK的最佳工艺参数,并对FDM打印PEEK的发展前景进行展望。

振动利用对FDM薄板动力学性能的影响研究

熔融沉积成型(FDM)是当今迅速发展起来的一种快速成型技术(也称3D打印技术),在一定时间内能够直接打印出具有复杂几何形状的模型或零件。然而,FDM产品在机械性能方面却很难与传统加工方式生产的零件相媲美,成为了制约该项技术发展的重要因素之一。首次提出利用振动提高FDM薄板的动力学特性的新方法:将振动引入FDM过程,建立了振动式FDM 3D打印机;分别制备了引入振动前、后Z和X两个打印方向的试验样件,并进行了相应的锤击法模态试验;对比分析利用振动进行加工的FDM样件和普通样件的试验结果,确定振动利用对FDM薄板动力学性能的影响规律。研究表明,利用振动能够使FDM薄板的固有频率发生改变,有效降低其共振响应,提高模态阻尼比,从而提高FDM薄板的阻尼减振性能。

FDM成型后ABS材料表面质量车削实验研究

ABS材料作为一种热塑性材料,常用于熔融沉积成型(FDM)工艺等多个领域。通过对不同成型角度和分层厚度的FDM实验研究可知,运用该技术成型的ABS材料表面质量普遍较差。为了解决这一问题,采用增减材混合加工方法,选用合适的FDM成型参数组合,对FDM成型后的ABS材料进行超声振动切削实验研究,从而改善该材料的表面质量。同时,对切削实验后的结果进行极差分析,研究了切削三要素对表面粗糙度的影响规律,并通过实验对比研究了普通切削和超声振动切削ABS材料的表面形貌特征区别。

基于高分子材料3D打印成型技术探究

随着数字技术的快速发展,3D打印技术作为一种创新的制造方法正逐步改变传统的制造业。3D打印技术能够通过逐层材料的叠加来直接构建三维物体,从而在设计自由度、制造效率和个性化制造方面提供了前所未有的可能性。在众多3D打印材料中,高分子材料以其加工便捷、性能可调和成本效益等优势,成为增材制造领域的重要选材之一。基于此,探讨高分子材料的3D打印技术的原理、发展现状、应用案例以及面临的主要挑战和未来发展趋势。

基于FDM工艺的3D打印机机械结构设计

快速成型技术是20世纪后期出现的一种新工艺。它的发展越来越成熟,使用的场景越来越多,备受各界好评。熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)技术是一种高速成形技术,具有低成本、高精度和便携的特点,且具有环境友好性,在市场上得到了快速推广。文章将重点介绍3D打印机的构成,并对其运动机构、送料结构和挤压喷头结构进行详细阐述。

基于FDM的工艺品模型制作

传统加工方法无法满足多数工艺品模型制作周期短、单件小批量的要求。而FDM快速成形技术以其制作速度快、无污染、成本低等特点,可以解决上述问题。针对大雁塔模型在制作过程中由于加工工艺参数、加工的设备等因素产生的制件冷却收缩变形以及开裂等缺陷进行分析。提出了减小制件冷却收缩变形的方案,优化了加工工艺参数,从而提高了制件的质量和制作的效率。

非封闭式FDM 3D打印机喷头温度控制器研究

针对非封闭式熔融沉积成型(FDM)技术3D打印机喷头温度受环境温度、打印机内部加热元件、打印喷头系统的散热性能和空气流速等因素的影响,喷头温度的控制变得复杂且呈非线性,传统比例-积分-微分(PID)控制无法满足打印需求的问题,提出改进鲸鱼优化的反向传播(BP)-PID控制器对PID参数自适应控制,从而对喷头温度精确控制。实验表明:改进的鲸鱼优化算法比遗传算法与粒子群算法寻优能力更强,且经改进鲸鱼算法优化的BP-PID喷头温度控制器稳定速度更快,自适应能力更强。

FDM型增材制造中送丝机构动态监测与识别

为了研究在增材制造过程中,流量比(打印机打印速度与丝材挤出速度之间的比值)的异常状态对喷头阻塞或打印产品分层现象的影响情况,采用加速度振动传感器监测送丝机构中电机的工作状态.采集打印过程中送丝机构电机不同运动状态的振动信号,利用傅里叶变换方法将时域信号转换成频域信号.基于频域数据提取表征每组信号间差异的特征值,通过KNN分类算法并引入K折交叉验证,研究特征量以明确故障模式与信号的关系,识别送丝机构的不同运动状态.实验结果表明,以信号频域数据差异为特征量提出的监测方法对异常流量比的识别准确率达到92.73%.

熔融沉积成形锰锌铁氧体/聚乳酸复合材料的力学和吸波性能

3D打印技术在快速制造复杂形状零件方面获得了越来越多的关注。将锰锌铁氧体(MZF)作为增强体填充到聚乳酸(PLA)中,通过球磨混合和熔融挤出法制备出MZF/PLA复合线材,利用熔融沉积成形(FDM)制备出MZF/PLA复合材料。采用XRD、SEM和矢量网络分析仪对不同复合比例的MZF/PLA复合材料的微观形貌、力学性能和电磁性能进行表征,并计算不同厚度的反射损耗,研究MZF的含量对复合材料吸波性能的影响。结果表明:当MZF含量为10wt%时,MZF/PLA复合材料的拉伸强度相比纯PLA提升了17.6%,随着MZF含量的提升,复合材料的吸波性能随之增强。当MZF的含量达到50wt%,在12.7 GHz处,厚度为7.4 mm时反射率达到最小值-55.3 dB,在厚度为7.9 mm时,有效吸波频带宽为4.5 GHz。因此,基于FDM制备的3D打印MZF/PLA复合材料具有良好的吸波性能和承载能力,是一种非常有前途的3D打印微波吸收材料。

BaFe_(12)O_(19)/PLA复合材料的制备及性能研究

以钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19))为微波吸收剂、聚乳酸(PLA)为基体,经过球磨、单螺杆熔融挤出制备BaFe_(12)O_(19)/PLA复合线材,利用熔融沉积成型(FDM)制备出BaFe_(12)O_(19)/PLA复合材料.分别利用XRD、SEM和矢量网络分析仪对所制备的不同比例的BaFe_(12)O_(19)/PLA复合材料进行物相研究、微观形貌分析和电磁性能表征.拉伸测试结果表明:随着BaFe_(12)O_(19)含量的提升,BaFe_(12)O_(19)/PLA复合材料的力学性能持续下降,当BaFe_(12)O_(19)含量在20%时,拉伸强度和断裂延伸率较纯PLA分别下降了15.69%、36.83%;当BaFe_(12)O_(19)含量在30%时,拉伸强度和断裂延伸率出现了较大幅度的下降,分别为41.28%、66.23%.计算不同BaFe_(12)O_(19)含量和厚度的反射损耗,研究BaFe_(12)O_(19)的含量和厚度对复合材料吸波性能的影响.发现随着BaFe_(12)O_(19)含量的提升,复合材料的吸波性能没有随之持续增强,当BaFe_(12)O_(19)含量在20%时,厚度为7.5 mm,最小反射损耗在17.20 GHz处达-43.22 dB,低于-10 dB的最大有效带宽出现在厚度为8.5 mm时,为3.60 GHz(14.40~18.00 GHz).

增材制造技术在燃气轮机研制中的应用研究

在燃气轮机研制阶段,需要对零部件设计进行多次改进迭代。为解决传统加工方式周期长、成本高的问题,将增材制造技术应用于燃气轮机研制过程中。借助于金属3D打印设备,开展了燃气轮机关键部件增材制造成型研究;借助于非金属3D打印机,开展了燃气轮机模型的成型研究。结果显示,增材制造技术能够实现具有非常复杂几何结构的零部件的高效、快速成型,而不必借助额外的工装。将增材制造技术应用于燃气轮机研制过程有助于快速实现产品设计迭代,缩短研发周期、节约研制成本、提高产品性能,适应于先进高性能燃气轮机发展趋势。

陶瓷3D打印工艺的选择

为了在研发工作中取得好的效果,开始时正确选择工艺是至关重要的。通过对比分析各种陶瓷3D打印工艺以及结合自身的情况选择适当的工艺来开发,目前取得了好的结果。因此认为知己知彼、扬长避短在工艺选择中是重要的原则。

基于快速成型技术的车载多功能物品架制备工艺研究

运用3D软件正向或者逆向创建车载多功能物品架的三维模型,经过修改后得到想要打印的产品三维模型,并经STL数据转换后输入到快速成型设备系统中,设置合理的支撑与摆放方式,合理运用激光选区烧结法、熔融沉积法等快速成型方式,在SLS、FDM成型设备上完成设计产品的打印后,将车载多功能物品架产品原型经过一定的后处理,如,支撑材料的去除、固化、修补、打磨、抛光、上色等强化处理等,满足产品或模型制件的最终要求。

铁镍合金/聚乳酸复合材料的熔融沉积成形制备及其电磁吸收性能和力学性能

在制备铁镍合金(FeNi50)/聚乳酸(PLA)复合线材的基础上,利用熔融沉积成形(FDM)制备出FeNi50/PLA复合材料。采用SEM、振动样品磁强计、矢量网络分析仪和万能试验机研究了FeNi50对复合材料微观形貌、磁性、电磁性能和力学性能的影响,并讨论了其反射损耗。研究发现,复合材料的饱和磁化强度和电磁性能随着FeNi50含量的增加而增加,使其反射损耗得到改善并向低频偏移。采用两步混合工艺使FeNi50颗粒相对均匀地分布在聚乳酸基体中,形成了类似海岛状的结构。这种结构阻止了FeNi50团聚并隔离了涡流,从而改善了吸波性能;得益于上述分散结构,球形颗粒分布在裂纹扩展方向上,吸收了断裂能量,使复合材料的断裂延伸率相比纯PLA提高了31.7%。表明这种基于FDM的FeNi50/PLA复合材料在吸波和承载方面具有较好的应用潜力。