基于APP在线控制双挤出头FDM桌面3D打印机的研制

根据国家创新驱动发展要求和国内外对高质量的FDM型桌面3D打印设备的需求,针对国内外FDM桌面3D打印机在打印过程中经常出现送丝不稳定、出丝不均匀,出丝堵死,精度不高,无在线监控模块,打印速度慢等现象,采用开源系统,研制成一种新型自散热,短程送丝,双挤出头机构,同时具有APP在线监控模块的FDM桌面3D打印机。整机采用稳定性好的"回字形"铝型材框架,双挤出头,控制界面采用触摸屏,一键式电源启动,确保操作便捷,打印速度快,质量高,具有一定的创新性与实际参考意义。

高频振动辅助的FDM 3D打印喷头结构设计及其实验研究

由于熔融沉积增材制造技术(fused deposition modeling,FDM)能极大缩短样件的研发制造周期,且能直接打印尼龙PA、聚醚醚酮PEEK等高强度工程塑料,使得FDM技术工艺迅速发展。有研究表明在挤出加工中,振动可以增加相同机头压力下的挤出流率或降低相同挤出流率下的口模压力。针对熔融沉积型3D打印机在打印过程中存在的打印速度慢的问题,引入了高频振动辅助的工作方式,设计了集成压电换能器的FDM 3D打印喷头。通过COMSOL Multiphysics有限元软件优化了集成压电换能器的3D打印机喷头结构,制备了一个打印头原型并进行测试,挤出测试结果表明,高频振动能够有效地降低纯ABS和15wt%碳纤维-PLA流动阻力,提高挤出速度,从而提高打印速度。

超声振动辅助的气动式3D打印喷头结构设计及其实验研究

随着基于3D打印技术的再生医学概念被提出,生物3D打印技术得到了迅猛的发展。其核心思想是使用生物材料和细胞作为打印材料,通过使用3D打印技术在3D空间中构建类似组织的前体。但该技术目前仍然存在众多限制条件,如打印方式损伤性高、打印速度慢等。对此提出了超声振动辅助的打印方式,设计了气动式压电打印喷头。通过COMSOL Multiphysics有限元软件优化了集成压电换能器的3D打印机喷头结构,制备了一个打印头原型并进行测试,挤出测试结果表明,超声振动能够有效地提高挤出速度,从而达到提高打印速度的目的。

基于FDM的彩色3D打印机控制系统设计

针对目前FD M型3D打印机只能打印单种颜色,打印彩色则需要手动换料等问题,设计了采用定点方式更换丝料的FD M彩色3D打印控制系统。该系统主要包括电机驱动模块,温度控制模块、丝料更换模块和固件。其中丝料更换模块通过控制3D打印头的拼接和分离实现不同颜色丝料的更换,进而实现3D彩色打印。文中详细阐述了彩色3D打印机控制系统原理和自动更换丝料过程,并进行了验证。

CFD在熔融沉积成型挤出头性能分析中的应用

对两种丝料型熔融沉积快速成型(FDM)技术的挤出头进行性能比较分析,所用成型材料为生物可降解塑料聚乳酸(PLA)。应用计算流体动力学软件(CFD)Star CCM+进行挤出头各部件传热以及PLA在挤出头内流道熔融和流动情况的模拟,建立挤出头性能评判指标分别为进料阻力、熔融段长度、能量利用率和准备时间四部分。建立适当的模型和边界条件进行模拟,并监控所需参数,最后通过实验进行进料阻力模拟结果准确性验证,说明用CFD模拟的方法进行3D打印挤出头进料性能对比研究是可行的。