回转式FMD连续挤出喷头

针对目前FMD挤出喷头存在的挤压力小、易堵塞及流道较长而易产生喷嘴出丝滞后的缺点，提出了一种回转式的连续挤出喷头，同时还分析和测试了它的挤压轮的应力集中现象，为熔融挤出的快速成型（FDM）提供了新途径。     

挤出式FDM 3D打印喷头的优化设计

针对挤出式FDM 3D打印喷头结构进行优化设计。采用数值模拟方法,建立了喷头有限元分析模型,分析了不同的加热套材料、不同加热棒数量、不同材料腔直径对喷头温度分布的影响规律,确定了优化的结构,并制作挤出式FDM3D打印喷头。用红外热像仪对喷头温度分布进行了测量,喷嘴处实测温度和模拟温度偏差为0.59℃,推杆与材料腔的配合间隙在预测范围之内。在150℃加热条件下采用PCL(聚己内酯)颗粒材料进行挤出测试,出丝过程连续、均匀、推杆上下运动灵活、材料腔内没有材料溢出,推杆及材料腔的配合间隙满足设计要求。     

FDM工艺的螺纹式双喷头创新设计

介绍了FDM工艺的3D打印双喷头工作原理。双喷头是FDM工艺的工业级3D打印装备的核心部件,重点分析了现有双喷头的关键部件存在的主要问题:送丝机构和切换机构。在此基础上,首次提出了螺纹式送丝机构,螺纹和丝料接触均匀,不会损伤丝料,降低了对驱动电机的要求,以较小驱动力实现丝料稳定挤出;同时创新性的设计了纯机械式、免驱动的高精度切换机构方案,减少了双喷头的重量和体积。在实际的生产应用中取得了较好的效果,证明了创新设计方案是可行的,为FDM工艺的双喷头设计提供了参考,具有较高的工程应用价值。     

基于ANSYS模拟的FDM不同喷头温度下的工艺分析

FDM喷头温度过高或过低,都会影响成型材料在喷嘴处正常挤出,最终影响着成型件的质量。本文首先介绍喷头工作原理与流体控制方程,流体流动所需要的驱动力计算,用ANSYS软件模拟分析加热块温度为230℃、240℃、250℃下的温度场、速度场、压力场,找到不同喷头温度下,与挤出速度、驱动力、喷嘴处温度的关系,为喷头设备的改造提供依据。     

FDM工艺出丝模型及补偿方法的研究

在研究FDM工艺喷头挤出丝截面形状的基础上，建立了理想轮廓线的补偿模型，并通过实例对该模型进行了验证。提出了根据挤出丝实际宽度（而非喷嘴孔直径）和零件尺寸实际收缩量补偿零件内外轮廓的新方法，即不仅要考虑材料收缩对零件“宏观”尺寸的影响，而且还需考虑材料收缩对“微观”尺寸－挤出丝截面宽度的影响。验证试验结果表明，应用所提出的补偿方法能对FDM工艺原型尺寸进行正确补偿。     

含能材料3D打印机喷嘴参数对挤出速度的影响

在熔融沉积(FDM)成型机的基础上,设计了一种适用于含溶剂的含能材料挤出成型的气压式喷头。利用了正交实验原理及有限元软件ANSYS/FLOTRAN,探讨了喷头的关键尺寸对挤出速度的影响规律,得出了各因素对挤出速度的影响程度,并建立了挤出速度与流道关键尺寸之间的指数预测模型,研究结果表明,最主要的影响参数为喷嘴直径大小,其次为成型段长度,入口收缩角等因素影响较小。所得指数预测模型与CFD计算值结果误差在8%左右,即可根据指数预测模型,通过调节压力大小来获取较为精确的挤出速度。     

FDM的出丝模型完善和补偿方法优化研究

在实际研究熔融挤出成型（FDM）工艺挤出材料截面形状的基础上，针对已经存在的挤出数学模型提出挤出分区概念，并根据分区确定了新的挤出数学模型。通过分析数学模型和可行的补偿方法提出了可行的分区补偿方法。随后依据分区挤出模型和补偿方法设定合适的参数，在自主研制的PiBot 3D打印设备上验证测试模型和补偿方法。实验结果证明该模型能够较准确的描述FDM打印的实际过程，并通过分区补偿方法提高FDM工艺的成型精度。     

FDM成型系统喷头温度控制方法研究

熔融沉积成型(简称FDM)是3D打印技术中较为常见且容易操作的技术,喷头温度能否达到成型要求取决于控制系统的精度。针对FDM打印技术中喷头温度控制精度低的问题,提出了自适应模糊PID控制算法,通过运用Smulink对喷头温度控制系统实施建模、仿真,并且对比分析模糊控制的仿真结果,发现自适应模糊PID控制方法拥有良好的控制精度。     

FDM型3D打印机喷头温度场仿真

FDM型3D打印机通过熔融沉积的方式打印成型,打印过程中喷头部分的温度场受结构设计和冷却系统影响,在打印过程中易出现温度分布不均匀的现象,进而出现堵料问题,影响打印过程正常进行。利用CAE温度场仿真软件对FDM型3D打印机喷头三维模型进行温度场仿真,得出3D打印机喷头加热块、喷嘴以及喉管和散热铝块的温度场分布。根据温度场仿真结果,为喷头冷却系统的设计和优化提供理论依据,进而提高FDM型3D打印机的打印连续性、效率以及打印工件的表面质量。     

熔融沉积成形喷头挤出参数优化控制

在FDM工艺中，成形材料能否以稳定的速度及温度从喷嘴中挤出将直接影响原型的成形质量。建立了熔体在喷嘴中的压力降与挤出流量、加热温度的数学模型，结合实验，确定了稳定挤出的速度区间。研究结果对FDM工艺中聚合物熔体挤出参数的优化、保证成形精度提供了依据。