3D打印机熔融沉积成型过程数值模拟和成型精度研究

针对3D打印技术中熔融沉积成型过程的数值模拟和成型精度进行研究。通过建立3D打印机的数学模型,分析了熔融沉积成型过程中影响成型精度的因素,并采用数值模拟方法对成型过程进行了模拟。结果表明,在合理的工艺参数下,熔融沉积成型的成型精度可以得到较好的控制,实现高精度3D打印。本研究可为3D打印技术的工艺优化提供参考。

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。

熔融沉积3D打印技术制备对乙酰氨基酚缓释片及其制剂学评价

目的 基于熔融沉积成型技术制备对乙酰氨基酚(APAP)片并进行质量评价,为该技术应用于对乙酰氨基酚片剂的3D打印提供试验依据。方法 利用热熔挤出技术熔融沉积成型3D打印技术制备成型片剂。筛选过程中以片剂打印的完整性及体外释放累积百分率确定辅料的用量,最后以正交设计确定最优处方及工艺参数,并对所制备片剂的性能进行评价。结果 最终确定最佳处方为APAP∶塑化乙基纤维素∶羟丙基甲基纤维素∶柠檬酸三乙酯=25∶50∶25∶10,打印温度为160℃。该片剂的6 h累计释放率约为50%,24 h内体外释放度达90%以上。结论 成功制得对乙酰氨基酚片,所得产品外表完整,层间叠加较平整,体外释放较上市对乙酰氨基酚片剂缓慢,药物活性分子在试验温度下含量稳定。

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。

基于熔融沉积成型的连续纤维增强复合材料3D打印研究进展

熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺具有无模自由成型、可设计性强、快速成型等特点,进一步扩大了连续纤维增强复合材料的应用范围,是当前受到广泛关注和研究的3D打印成型工艺。本文针对连续纤维增强复合材料的FDM工艺成形原理、工艺方法及设备、打印原材料等方面进行综述;分析了工艺参数、浸渍状态以及路径规划算法对连续纤维增强复合材料3D打印样件的力学性能及表面质量的影响。针对当前FDM工艺以及技术发展所遇到的问题进行总结并对今后发展的重点方向提出建议。

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%.

熔融沉积式工业3D打印机的研制及其程序实现

本文介绍了一个大尺寸、高速度的能够打印多种工程塑料的熔融沉积式工业3D打印机,并详细介绍了软件程序的实现及其代码转换过程。

熔融沉积式3D打印机机架及丝杠滑轨系统设计

3D打印作为前沿性、先导性的新兴技术,正在促使传统制造技术和传统生产工艺发生深刻变革。本文详细的介绍了熔融沉积式3D打印机机架及丝杠滑轨系统的设计,解决了打印平稳和可靠的问题。

熔融沉积式3D打印机喷头结构及常见问题

文章分析了熔融沉积式3D打印机的组成系统,重点分析了熔融沉积式3D打印机的柱塞式喷头结构及工作原理,研究了熔融沉积式3D打印机中喷头结构存在的堵塞、拉丝、漏料、喷嘴磨损等问题,最后有针对性地给出了解决措施和优化策略。

熨烫处理对3D打印成型件表面特性的影响

为了有效提高3D打印成型件的表面质量和美观度,通过熔融沉积成型(FDM)3D打印机挤出头对成型件表面进行熨烫处理,采用表面粗糙度测试、光泽度测试、颜色属性测试评价了熨烫处理对FDM成型件表面特性的影响。粗糙度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz平均值分别降低了46.18%和37.36%;光泽度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件在20°,60°,85°入射角下的光泽度平均值分别提高了45.65%,31.63%,20.34%;颜色属性测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的色相H平均值基本保持不变,明度L*、彩度C*平均值分别增大了7.25%和6.14%。对比工业显微镜拍摄的细节放大图可见,与熨烫处理前较粗的表面纹理相比,熨烫处理后FDM成型件的表面纹理更加细密,质感更显光滑,其表面的凸起物得到有效去除,“缺陷”基本消失,光泽度有所提升,颜色显得更加明亮、鲜艳。因此,熨烫处理可以有效改善FDM成型件的表面特性,具有较高的应用推广价值。

熔融沉积3D打印机的喷头机构优化设计

3D打印是一种新兴的实体制造技术。文章主要是针对喷嘴挤出机构进行了优化分析,对打印机X,Y和Z方向上的喷头位移定位精度进行了计算,并分析了喷嘴结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。

FDM 3D打印用ABS材料研究进展

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)作为一种综合性能良好的工程塑料,已经成为熔融沉积成型(FDM)3D打印工艺的主要原材料。但其打印件翘曲变形较大,且力学性能较差,限制了FDM在工业领域的应用。目前,已经有相关研究人员开展FDM工艺的改性ABS材料研究,并取得了一定进展。本文针对FDM3D打印改性ABS材料的研究进展进行了综述,包括无机填料改性ABS、塑料合金改性ABS、纤维改性ABS以及纳米材料改性ABS。并对FDM 3D打印用ABS材料未来的研究和发展方向进行了展望。

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。

熔融沉积成型技术桌面级3D打印机安全测试问题浅析

本文通过对常见的熔融沉积成型技术的桌面级3D打印机进行安全测试,对其存在的安全问题和隐患进行描述和分析,从而为企业产品设计或相关标准的制定提供参考。

一种基于FDM技术的3D打印机成型精度的研究思路

3D打印技术出现于上世纪90年代中期,到目前为止只有30多年的发展历程。3D打印技术属于新兴技术和先进制造技术。3D打印机是建立在3D打印技术基础上的一种快速成型的机器。熔融沉积制造(FDM)技术是3D打印技术领域中的一种。部分的3D打印机在结构性设计上,没有较好的参考、借鉴那些传统的机器设计的成熟经验和成果。文章讲述的是一种基于FDM技术的3D打印机成型精度的研究思路。通过借鉴机床结构原理和注塑模结构原理中的成熟技术,提出若干技术规范要求,重新设计部分零部件,改进系统结构。

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3D打印立体印花在服装中的应用

为了在织物表面打印出具有三维装饰效果的立体印花模型,让服装更显个性、有趣和创新,首先对3D打印丝与织物界面的黏合过程、机理和条件进行分析。然后选用热塑性聚氨酯(TPU)为3D打印丝材、涤纶[聚对苯二甲酸乙二酯(PET)]为织物基材,制备B型剥离试样,通过万能力学试验机进行T型剥离试验,探究成型参数对TPU-PET织物界面黏合性能的影响。最后设计立体印花三维模型,结合剥离试验得到的优选成型参数,使用熔融沉积成型工艺完成了立体印花的3D打印制作实践。结果表明,0.05~0.15 mm范围内,初始高度越小,TPU-PET织物界面的平均剥离强度越大;10~50 mm/s范围内,打印速度越小,TPU-PET织物界面的平均剥离强度越大;195~235℃范围内,挤出温度越大,TPU-PET织物界面的平均剥离强度越大;优选成型参数为初始高度0.05 mm、打印速度10 mm/s、首层挤出温度235℃、其余层挤出温度215℃;应用SolidWorks软件设计“鱼鳞印花”三维模型,其使用优选成型参数打印制作,此3D打印“鱼鳞印花”与织物表面黏合性能好、尺寸精度高、三维装饰效果好,为服装印花的多元化发展提供了参考。

基于MEMS技术FDM 3D打印机自适应调平系统

针对熔融沉积成型(FDM)3D打印机在使用过程中出现的打印模型粘接不牢、翘曲变形和抽丝等问题,基于微电机系统(MEMS)技术设计了一种4点式自适应调平系统。该系统利用MEMS双轴倾角传感器测量打印平台的倾角以确定位于最高点的调节点,运用调平算法计算其它3个调节点的举升高度调节量,使用机电式调平机构采用逐高式调平方法实现打印平台的水平调节。研究表明,该系统具有原理简单,调平时间短,可靠性高等特点,能够满足3D打印机调平的性能指标要求,还可推广应用于其它各类调平系统。

人工神经元网络模型预测3D打印部件力学性能的研究

熔融沉积成型(FDM)是一种高效的增材制造技术。将响应面模型与人工神经元网络(ANN)模型相结合,研究了FDM工艺的喷嘴温度、层高和层积角度对尼龙12(PA12)丝材制造部件力学性能的影响。当喷嘴温度、层高和层积角度分别在220~260℃、0.2~0.4 mm、0°~90°之间变化时,部件拉伸强度和缺口冲击强度分别在35.69~60.89 MPa和5.48~19.83 kJ/m^(2)之间。喷嘴温度、层高、层积角度以及层积角度的二阶效应是影响部件拉伸强度的显著因素;喷嘴温度、层积角度以及层积角度的二阶效应是影响缺口冲击强度的显著因素。ANN模型预测拉伸强度和缺口冲击强度的最优结构分别是3-10-5-1和3-25-24-1,预测的拉伸强度和缺口冲击强度均方误差函数(MSE)最低分别为2.54×10^(-4)和2.07×10^(-4),回归系数均在0.97以上。与响应面的二次回归模型相比,ANN模型预测的拉伸强度和缺口冲击强度与实验值的标准偏差分别为0.46和0.32,远低于二次回归模型的2.43和1.58,更适合于优化非线性的FDM工艺。

基于磁制冷的FDM型3D打印机喷头的研究与设计

为了解决熔融沉积(FDM)型3D打印机使用过程中经常遇到的喷头堵塞问题,基于磁制冷技术,研究和设计了一种新型的3D打印机喷头。该打印机喷头的送丝机构,设计有压力传感器,可对导轮和挤出轮之间的压力进行数字化调节;喉管冷却组件采用高温导热油作为热交换介质,其冷却管采用沉浸式蛇管结构;基于磁制冷原理设计的制冷装置,配置有两条封闭循环的热交换液通道;喉管组件两端分别设置有耐高温的氟橡胶密封圈;喷头热端组件采用正的温度系数(PTC)加热器作为加热源,并设计有防热辐射保温罩。控制装置能够采用比例-积分-微分(PID)控制方式调节喉管组件的温度。研究表明,该喷头的上述设计特点,可有效地解决FDM型3D打印机工作时遇到的喷头堵塞问题,并能够提高模型的表面质量。