木塑材料3DP打印机运动控制系统轨迹跟踪研究

针对木塑材料3DP打印机运动控制系统X轴负载较大而导致CoreXY机构在进行开环控制时打印精度较差的问题,研究3DP打印机的模型预测控制(MPC)智能轨迹跟踪算法,提高打印精度和打印速度。基于黏结剂喷射(3DP)成型工艺和CoreXY机构的传动特点设计了木塑材料3DP打印机运动控制系统,提出了一种适用于3DP打印机的MPC轨迹跟踪策略。采用笛卡尔坐标系下近似圆形切片的打印轨迹作为参考轨迹,建立CoreXY机构A、B电机闭环系统的预测模型,运用MPC理论将打印速度和精度的多约束最优控制问题变为带约束的二次函数进行求解,对比参考轨迹与实际打印轨迹之间的误差,进而研究不同打印速度对轨迹跟踪效果的影响。对仿真结果进行分析计算得出,打印速度在80~400 mm/s范围内,3DP打印机的喷胶位点均可实现对参考轨迹的较准确跟踪,A、B电机皮带位移最大横向误差分别为0.0097和0.0060 mm,X、Y轴横向误差的平均绝对误差分别为0.357和0.362 mm。对比PID控制,MPC控制策略的各项衡量指标都更优,且参数更易整定,横向误差更小,提高了3DP打印机喷射路径的准确度和效率。随着打印速度的降低,MPC控制器的横向误差逐渐减小,系统的轨迹跟踪效果更准确和稳定,最终绘制参考轨迹与实际轨迹形状基本重合。

一种避免叶轮叶片披缝缺陷的3DP砂芯设计研究

本文介绍了叶轮铸件的结构及砂型设计过程,并利用3D打印砂型一体成型的优势,提出一种新的3DP砂型设计方式,优化了轴孔芯和上、下流道芯设计,解决了传统工艺生产的叶轮叶片中间有披缝缺陷的问题。通过新的3DP砂型设计方法,生产出的叶轮铸件中间叶片无披缝,提高叶轮铸件外观质量及使用性能。

3DP产品表面防渗透工艺方法研究

3DP产品因打印致密度不一致,致使喷涂后颜色不均匀,产生色差缺陷,如何选择合适的防渗透剂与处理工艺,是解决3DP产品色差问题的首要研究问题,本文就3DP产品表面防渗透处理工艺和方法进行简单的探讨。

基于图像处理的连续纤维增强复合材料3D打印精度在线优化方法

为了改善“独立挤出型”连续纤维增强复合材料3D打印(continuous fiber reinforced composite 3D printing, CFRC 3DP)制件的尺寸精度,提出了基于图像处理技术的在线优化方法,建立了CFRC 3DP尺寸精度的在线反馈优化模型,研究了图像滤波、边缘检测及边缘几何基元的提取方法,基于CFRC 3DP打印层实际尺寸与理论尺寸的误差对比,求解了打印制件的误差比例系数,修正了电机步进值,实现了CFRC 3DP尺寸精度的在线优化.通过对典型轴套类零件优化前后的打印尺寸研究,并利用假设检验进行了统计学分析,实验结果表明优化前后打印样件的尺寸存在显著性差异,8 mm轴和16 mm轴的直径打印精度分别提升了1.34%和0.76%,且标准差均有所减小,验证了尺寸精度在线优化方法的可行性和有效性.

3DP法金属三维打印工艺参数对打印坯尺寸精度的影响

以UV光固化胶为粘结剂,使用DOGO 580A型三维打印设备台,采用3DP法进行316L不锈钢生坯的打印,利用正交试验法,研究铺粉层厚、点胶时间、喷头温度和铺粉辊子移动速度对打印坯尺寸精度的影响,并对正交试验结果进行极差分析和方差分析.结果表明,对于使用DOGO580A型打印机制备的制件,采用铺粉层厚0.10mm、点胶时间0.30ms、喷头温度45℃、铺粉辊子移动速度10cm/min的工艺参数组合制备的打印坯尺寸精度最好.

3DP工艺中粘结剂渗透过程的仿真与研究

为了提高3DP工艺的加工质量,采用仿真与实验相结合的方法对粘结剂的渗透与凝结过程进行了研究。通过多种仪器对材料与粘结剂的物性参数进行测量,搭建实验观测平台,运用高速摄影对粘结剂在床粉表面的渗透过程进行采集,并借助于Comsol多物理场仿真软件对渗透过程进行了数值模拟,分析了不同参数对于渗透结果的影响,为实际加工中的工艺参数优化提供了理论依据。

基于3DP成型的零件后处理工艺研究

3DP三维印刷成型是一种唯一可以实现彩色打印的3D打印技术,可以打印多种彩色格式的模型。由于3DP的成型件存在强度低、表面粉末难以清除、色彩还原度不高和表面粗糙等缺陷,为此可采用渗蜡、固化以及表面喷涂等方法对其成型件进行后期工艺处理,以弥补这些缺陷,改善成型件的性能。

基于3DP的桌面级3D打印机的设计

3DP是快速成型技术的一种工艺,利用粉末状金属或陶瓷等可粘合材料,通过逐层粘结的方式来构造物体。基于3DP工艺,设计并制造一种的桌面级3D打印机,该打印机以步进电机驱动同步带传动,利用滑块控制喷头在x、y坐标平面内行进并且带动铺粉装置工作,以及驱动z坐标轴升降机构配合打印作业。该打印机结构新颖,应用面广,打印无需支撑结构,填补3DP的桌面级打印机市场空白。

3DP法三维打印金属多孔结构基本打印单元的研究

介绍了3DP法三维打印多孔结构的打印方式,开展了3DP法三维打印试验,研究供胶压力、喷头驱动电压、点胶时间、喷头温度四项喷胶参数对单道喷胶线条的影响,确定3DP法能够成形的多孔结构的单元最小极限尺寸。结果表明,在保证喷胶线条质量及线宽尽可能小的情况下,喷胶参数的合理选取范围为供胶压力18~22kPa、喷胶驱动电压42~48V、点胶时间1.0~1.6ms、喷头温度25℃~35℃,相应得到的单道喷胶线宽约为0.5~1.0mm。能够成形的多孔结构最小骨架尺寸约1.95mm,最小孔隙尺寸约0.75mm。

基于3DP的金属材料的制备工艺及其物理性能研究

随着科学技术的飞速发展,近几年,3DP技术,即3D打印技术逐渐出现在人们的视野中,在许多领域和行业中备受青睐,3DP技术的应用改变了许多领域的运行模式,通过对3DP技术的相关阐述,探讨在此基础上对金属材料的制备工艺及其物理性能的影响,以期对未来金属材料制备工艺的发展提供借鉴和指导。

砂型增材制造中铺砂过程建模研究

为探究影响粉末粘结类3D打印工艺成型质量的因素,文章在砂型打印的砂床铺设阶段,基于固体力学进行辊子半径和铺砂质量之间的规律进行分析,得到铺砂质量随辊子半径的变化趋势,给出了砂床规模给定的情况下辊子半径大小的取值范围。采用离散元仿真软件建立了铺砂阶段的数值仿真模型,完成了不同尺寸辊子铺砂后砂床质量评价,通过仿真给出了铺设较高质量砂床的辊子半径取值范围,其结果与理论计算一致性较高,证实了理论分析的有效性。

3DP成型工艺在铸造模具领域的应用

铸造模具被称为“工业之母”,其传统制造多采用木模、消失模、金属模等,以上各工艺均需要通过CNC进行机加工,工序繁琐,制作周期长。采用3DP成型工艺直接打印铸造模具,减化传统铸造模具制造工序,表面粗糙度较好,无需要机械加工制作,提升制作效率,成本低,制造周期较短。

三维快速成型打印机成型材料

三维快速成型打印技术作为新兴技术,具有很大潜力。简述了三维快速成型打印技术的发展和现状,描述了三维打印技术的成型原理,材料的选择后处理过程,并提出了展望。

三维打印技术制备控释药片工艺研究

目的:研究三维打印工艺对控释片中豆腐果苷释放的影响。方法:利用三维打印技术,通过对成形工艺参数:粉末中的骨架材料、黏结剂种类、粉末铺层厚度、喷涂次数、分区设置、孔径等的变化制备了不同的馅饼型多层豆腐果苷控释片,通过体外溶出试验,分析各参数对豆腐果苷释放的影响。结果:体外溶出实验表明三维打印技术在合理的分区设置与孔径大小情况下,能够通过黏结剂的选择、喷涂层厚的变化、喷涂次数的调节等多种方式调节馅饼型零级控释片的释药周期。结论:三维打印工艺过程在制备控释片上具有高度的灵活性和有效性。

基于微滴喷射的3DP工艺中渗透误差补偿算法

在微滴喷射3DP工艺中,由于粘结剂渗透引起的误差是影响打印模型精度的主要因素之一,为了得到高精度的打印模型,减小渗透误差的影响,需要对渗透误差进行补偿。因此,针对微滴喷射工艺渗透误差提出了一种补偿算法,将渗透误差分解成为Z方向以及XY方向的两个分量后,依次对它们进行补偿。采用基于点偏移的补偿方法对Z方向渗透误差分量进行补偿,保证了STL模型补偿前后的完整性,简化了计算模型,实现了Z方向误差的补偿。然后采用基于分层平面偏移的分层补偿方法对XY方向渗透误差分量进行补偿,在分层过程中依据STL模型每个层面上三角面片角度特征进行相对应的分层平面偏移的补偿计算,实现了STL模型XY方向渗透误差分量的补偿。经过试验验证:通过先后对设计样件进行Z方向渗透误差分量补偿与XY方向渗透误差分量补偿计算,实现了对STL模型的渗透误差补偿功能。补偿后的尺寸误差以及圆度误差明显减少,综合补偿后打印样件尺寸更加接近设计尺寸,使其精度得到了提升。

高端汽车冲压模铸钢件的3DP打印砂型铸造技术

研究了三维喷墨打印(3DP)工艺在中大型冲压模铸钢件制造生产中的应用。测试了打印砂型的抗拉强度、透气性、发气量等性能,并基于3DP工艺设计了砂型。结果表明,3DP打印砂型的抗拉强度可达1.70MPa,透气性大于400,最大发气量为14.6mL/g,均可满足合金钢铸造的使用要求。3DP打印砂型(芯)具有无需模具、可以采用砂型和砂芯整体化工艺等特点,提高了铸件的精度。通过对3DP砂型设计,并通过特殊工艺方法,解决了打印砂型的铸字清晰度的问题。

烧结工艺对316L不锈钢3DP打印件性能的影响

基于3DP技术制备出316L不锈钢生坯,并将其固化、脱脂,然后在1385、1410、1435℃下进行高真空烧结,探索打印生坯采用无压烧结致密化的可行性,探究烧结工艺对试样密度、力学性能和拉伸断口的影响。结果表明,打印毛坯通过无压烧结来实现致密化是可行的。随着烧结温度增加,试样的致密度提高、尺寸收缩增大,材料的强度、塑性等力学性能也随之大幅改善,在1435℃烧结时其致密度最大,达到88.7%,体积收缩率为37.0%,屈服强度为160 MPa,接近商用316L不锈钢(177 MPa)的水平,抗拉强度为355 MPa,伸长率达到26.4%。

基于黏结剂喷射的木质材料增材制造技术研究进展

木材是自然界中分布最广泛的材料之一,在制造业和建筑业等领域有着广泛的应用。我国是木材消费和木材加工剩余物产出大国,但目前国内木材加工剩余物利用率较低、利用方式单一,与发达国家相比差距较大。通过创新木材剩余物处理方式,研发相关技术,可逐步缩小与发达国家之间的差距。黏结剂喷射(3DP)技术具有材料来源广泛、加工简单、成型效率高等特点,基于木质材料特点,以木材加工剩余物为原料,实现木质材料增材制造具有广阔的发展前景。文中以增材制造中的木质纤维及其分类为背景,介绍增材制造中木质耗材的研究现状,重点阐述木质材料3DP中典型黏结剂喷射成型(BJ)技术、散装材料选择性沉积技术和单层制造(ILF)技术等3类技术的成型原理、研究进展及其最新应用等,根据木质材料的物理特性和成型机理,探讨黏结剂、粉末床工艺和后处理等因素对木质材料3DP成型精度和成型质量的影响,并对木质材料3DP技术存在的问题进行分析并展望其发展趋势。

基于增材制造工艺的V法成形机械臂三轴座

通过FDM(熔融沉积成型)工艺打印了铝合金机械臂三轴座造型外模模具,通过三维快速印刷成型(3DP)工艺打印了机械臂三轴座铸型砂芯。分析了造型外模模具的尺寸精度与表面粗糙度、砂芯的强度等工艺参数。将造型外模模具与砂芯用于V法铝合金浇注试验。结果表明,机械臂三轴座造型外模模具线收缩率为0.301%,体积收缩率为1.121%,铸型砂芯放置24h后的抗压强度为1.424MPa,机械臂三轴座铸件线收缩率为0.342%,体积收缩率为1.253%,表面粗糙度为Ra=3.314μm,满足铸件品质要求。