FDM彩色3D打印机系统设计与仿真

针对现有熔融沉积成型(FDM)彩色3D打印机混色不均匀、打印色彩不丰富、打印质量差等问题,该文提出一种集成3色搅拌混合打印喷头的FDM彩色3D打印机系统。首先,基于FDM彩色3D打印机的工作原理,将减法混色法与FDM技术有机结合;然后,分别设计FDM彩色3D打印机的三轴运动系统、集成温控模块的打印平台、混色打印喷头和打印机控制系统;最后,使用Fluent软件对混色打印喷头的搅拌挤料过程进行流体仿真分析。经验证,集成搅拌功能的混色打印喷头可有效实现3种颜色材料按设定比例搅拌生成新颜色材料并挤出打印。

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。

基于喷头切换系统的多色3D打印机设计

针对熔融沉积成型(FDM)3D打印机打印产品颜色单一的问题,该文研发了一款由多个送料机构相互配合,通过PLC控制喷头模组切换喷头的FDM多色3D打印机。通过搭建整机实验平台进行三维模型产品打印测试,测试使用0.4 mm直径的喷头,设置挤出层高0.1 mm、打印速度120 mm/s,以蓝、绿、黄、橙4种颜色丝状PLA耗材作为原料,实验结果表明该3D打印机可以精确、稳定地完成多色模型的快速成型打印,为FDM多色3D打印提供了新的思路。

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。

FDM型混色3D打印机的设计

针对目前桌面级3D打印机普遍仅支持单色打印的问题,在熔融挤压堆积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)并联臂单色3D打印机的基础上通过改进喷头结构、编写上位机控制软件,实现了一种无需更换喷头、耗材,无需后处理,可一次成型多色、渐变色的3D打印方案。将单进料—单挤出喷头改进为双进料—单挤出结构,通过上位机软件设置2种不同颜色耗材的送料比例,不同颜色和比例的耗材在加热块内熔融后再通过单喷头挤出便可打印出不同的颜色。上位机控制软件还具有自定义混色方案、混色效果预览的功能。

基于S7-1200系列PLC的一种粉末粘结式彩色3D打印机的设计

本文以S7-1200系列PLC控制系统为核心设计了一种粉末粘结式彩色3D打印机,采用类石膏粉为打印基材,借助粘接剂和彩色染剂,通过逐层铺粉、叠加打印的方式完成产品的制造,其打印产品的最大尺寸为180×160×150mm,最高打印精度为0.1mm。

FDM彩色3D打印机同步轮座设计及有限元分析

同步轮座是FD M彩色3D打印机的重要零件,承受很大的同步带张紧力,且结构比较复杂,不适于采用常规的计算方法。文中采用有限元法对同步轮座进行了强度分析。结果表明,设计的同步轮座满足强度要求。

熔融沉积成型彩色3D打印机的研究

当前基于FDM的3D打印机大部分只能使用一种颜色的耗材,因此打印件颜色单一。为了解决这一问题,在深入研究FDM 3D打印机工作原理的基础上,设计一套彩色3D打印机挤出装置,对普通切片软件进行了二次开发,编写了与挤出装置相匹配的彩色切片插件,并进行了样机的试制与调试。通过打印试验,验证了所设计的挤出装置及彩色切片插件达到了设计要求,实现了彩色打印,为彩色3D打印技术的进一步研究提供参考。

基于FDM彩色3D打印自适应控制系统的设计

随着3D打印技术愈发普及,市面上现有的基于混合多丝的彩色3D打印机因存在颜色库不全、混合颜色分辨率不高等缺陷而无法满足广大需求,为解决这一问题,提出了搅拌混色、实时调色和适宜温度场的综合方案。采用基于CMY-KW(红、黄、蓝、黑、白)调色原理自组开发设计的“五进一出”搅拌喷头;基于改变PWM输出占空比,实现步进电机的速度自由切换的原理搭建配套控制系统;基于调整PWM输出占空比改变多个风扇转速的原理,构建适宜稳定空间温度场,并对温度场进行仿真,以便观察和对比打印效果;通过打印实验,验证搅拌混色的可行性、控制系统的有效性和适宜温度场的优化性。该实验完成了彩色3D打印,为彩色3D打印技术的研究提供了一种新的解决方案。

一种多色3D打印机的设计与分析

目前桌面级FDM3D打印机具有结构稳定性差、打印产品成型颜色单一的缺点。为了解决FDM3D打印机的不足,基于普通的并联臂FDM3D打印机,进行机械结构设计与优化和控制系统设计与开发,设计出一种FDM的多色3D打印机。通过整机实验平台的搭建和3D产品打印的实验,该多色打印机能够实现多种颜色的混色打印,为FDM3D多色打印提供了一种新的解决方案。

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。

熔融沉积成型彩色打印技术研究

针对FDM的梯度渐变色打印,提出了一种对梯度渐变效果进行预测和评价的方法。利用Visual C++提供的MFC应用程序开发平台编写软件模拟两种颜色的梯度渐变,通过在软件上改变色彩细分量得到梯度渐变效果不同的图像,实现了对梯度渐变效果的预测。为了实现彩色打印,设计了一种彩色打印机。首先进行梯度渐变色打印实验,用软件分析在与模拟对应的色彩细分量下打印出的零件和模拟结果的梯度渐变效果,验证了模拟结果的正确性,实现了对梯度渐变效果的评价。然后进行多色打印实验,实现了彩色3D打印,为彩色3D打印技术的进一步发展提供了参考。

熔融沉积成型混色打印机的设计与实现

针对当前熔融沉积成型(FDM)打印机普遍只能打印单色零件的问题,设计了一种送丝机构与三进料挤出头相配合的混色打印机。设计了一种由几何信息和材料信息结合导出的统一接口文件,为混色打印机的运动系统和送丝系统提供了驱动数据源,通过调节色彩细分量并给三进料挤出头输送两种颜色的丝材打印出了两种颜色梯度渐变效果不同的零件。最后给三进料挤出头输送三种颜色的丝材也可打印出色彩更加丰富的零件。设计的混色打印机可一次成型梯度渐变色、多色的零件,为FDM彩色3D打印技术的进一步研究提供了参考。

基于彩色三维打印的喷墨控制技术研究

目前,随着彩色喷墨技术在三维打印领域的迅速发展,如何同时提高三维彩色粉末零件的成型速度和成型精度是三维打印领域的研究难点之一。现针对三维印刷工艺中三维粉末粘接彩色喷墨技术的控制,在已搭建的三维彩色粉末打印机机械结构框架的基础上,改用多喷嘴宽喷头,并提出并行数据控制方式,该方式能够提高显著喷墨控制精度和成型速度。经测试平台验证,可以大幅度提高成型速度与成型精度。