基于FDM技术的多喷头3D打印机机械结构和控制系统关键技术研究

为了提升基于FDM喷头的3D打印机工件质量,从机械结构和机械控制角度入手,探讨当前技术条件下较难解决的驱动机构移动速度与喷头挤出速度不耦合时的控制技术。通过有限元仿真的方式对FDM喷头打印工件的表面平滑度和结构强度进行分析,并进行实测实验。在有限元仿真环境中,发现可调控制范围内,工件表面平滑度回归值从97.92%下降到91.05%,工件结构强度回归值从30.02%上升到45.68%。研究认为,条件允许的前提下,应选择在系统允许的最大喷头移动速度下进行控制(1.90 mm/s),以获得最大的工件结构强度和最大移动速度,牺牲的工件表面平滑度通过增加加工余量和后续打磨环节进行弥补。

基于ANSYS Icepak的FDM 3D高温打印机喷头散热优化研究

FDM打印中,不合理的温度场分布会导致喷头堵塞和物料供给不通畅,最终影响打印质量。针对此问题,提出了一种喷头散热优化方案,在原有喷头结构上采用风扇对喷头关键区域进行集中散热。分别对优化前后的喷头进行热力学仿真实验和打印实验,对比结果表明:优化后的喷头温度场分布有明显改善,喉管关键区域温度有明显下降,在显微镜下观察打印件结构,打印质量有显著提高。

基于热力学分析的FDM3D彩色打印喷头结构优化

基于FDM3D打印技术的前提下,利用品红黄蓝三原色配色原理设计了用于彩色3D打印配色的五进一出打印喷头.针对于熔融沉积3D打印,打印头在打印过程中存在热结构和分布的不合理会影响整个打印过程的精度和打印件的质量.采用热力学分析方法对于设计的五进一出打印喷头的结构进行分析优化,可以更加直观地观测到打印过程中喷头的温度分布,验证了五进一出打印喷头结构的合理性,为基于FDM的彩色3D打印提供了技术理论支持.

FDM连续挤压成型过程中温度场的有限元分析

在熔融沉积成型中,针对动态重新划分网格法描述金属流动变形存在计算复杂且工作量大的问题,提出一种连续挤压成型过程中温度场的有限元分析法。通过采用逐次单元法对熔丝在挤压槽内的应力进行分析,得出铝丝与轮槽各接触面上的热流密度,建立温度场有限元分析的数学模型。采用热流密度等效法对金属流动变形进行数值分析,减少计算时间,提高CPU效率。利用有限元分析软件对挤出喷头中的温度场进行热力耦合模拟仿真,获得在不同转速下挤压槽内温度场分布等值线图。仿真结果表明,熔丝在挤压成型过程中,温度场分布均匀,总体状态稳定,保证了成型质量,改进后程序运算时间减少30.9%,CPU运行效率优化17.3%。

熔融沉积成型3D打印喷头热力场分析及散热优化

熔融沉积成型3D打印机在熔胶过程中,喷头内的线材会出现半熔流动性差的线段,该现象会影响喷头的打印效果,甚至会引起喷头堵头.针对此现象,设计出一款温升效率高、结构精简、投入成本低的3D打印喷头喉管冷却装置.通过ANSYS软件对方案进行了热学仿真分析后进行结构优化,得到一种温度场分布更优的方案.通过与现有的两种方案在温升效率、正空间性能和打印精度三方面进行实验比对,同时对3种方案进行成本分析.结果表明,本设计优化后的方案在保证打印精度和温升效率的情况下,提高了喷头的性能,并降低了成本.