FDM 3D打印工艺参数对PLA制件力学性能的影响

采用五因素四水平正交试验设计,对16组不同工艺参数(打印层厚、填充密度、打印温度、填充速度、外壳厚度)的FDM 3D打印聚乳酸(PLA)制件力学性能进行了测试和结果分析,确定了影响PLA制件力学性能的主要因素,其中,外壳厚度对制件力学性能影响最为明显,打印温度影响最小,同时分析得到了在打印层厚0.15 mm,填充密度40%,打印温度210℃,填充速度60 mm/s,外壳厚度1.6 mm条件下可获得力学性能最佳的制件。最后对试验数据进行回归分析,拟合得到了FDM打印工艺参数与PLA制件力学性能指标的数学模型;通过对不同打印工艺参数的试样进行试验验证,表明该模型拟合误差小(5%以内),可靠性高,可用来对FDM 3D打印制件的加工提供参考。

FDM 3D打印翘曲变形成因分析及解决对策

针对熔融沉积成型(FDM) 3D打印过程中制件常见的翘曲变形问题,从工艺参数、工件参数以及其他因素三个方面逐条对其成因进行了归纳总结和具体分析,并给出了在一般情况下可有效降低制件翘曲变形所推荐选用的扫描速度、喷嘴温度、热床温度、环境温度以及切片厚度等参数的具体数据,同时在填充率、打印材料选择、制件尺寸形状以及首层打印时喷嘴与热床距离和热床表面处理方面给出了消除翘曲变形的合理建议。为FDM 3D打印制件质量的提高和工艺优化提供参考。

基于ABAQUS的FDM工艺3D打印机喷嘴温度场模拟及结构优化

喷嘴温度是影响FDM工艺3D打印机打印质量的重要参数,不合理的温度参数易造成打印速度慢、堵塞、断丝等问题。对传统喷嘴工作过程中温度场分布情况进行了有限元模拟,发现其存在温度场分布不合理等问题,针对这些问题提出了结构优化方案。利用ABAQUS有限元软件对结构优化后的喷嘴温度场进行了模拟,通过与传统喷嘴温度场分布和热量传递情况的对比和实验验证,发现结构优化后的喷嘴比传统喷嘴在工作过程中更具有优势,同时结构优化后的喷嘴还可在保证打印件质量的情况下进一步提升打印速度。

基于灰色关联分析的FDM工艺参数与制件精度关系研究

采用L16(45)正交试验设计,对工艺参数(打印层厚、热床温度、打印温度、填充速度、填充路径图案)不同的16组熔融沉积成形(FDM)3D打印聚乳酸(PLA)制件X,Y,Z三个方向成型精度进行了检测和分析,确定了各因素对制件每个方向成型精度的影响显著性和最佳工艺组合,并在此基础上利用灰色关联分析法和极差计算,建立了制件尺寸精度多目标优化模型,得到制件尺寸精度综合最优的工艺参数组合为打印层厚0.15 mm,热床温度55℃,打印温度220℃,填充速度45 mm/s以及同心圆的填充方式。最后对所建立模型进行试验验证,结果表明该模型可靠性高,可为FDM 3D打印制件成型精度提升和工艺优化提供参考。