3D打印零件的尺寸精度及控制

在大型零件的成形过程中，零件底部翘曲变形导致精度丧失是熔融沉积增材制造技术的一个突出问题。以熔融沉积成型（FDM）3D打印制件的底部翘曲变形为研究对象，建立了一种FDM翘曲变形的数学模型，通过标准正交试验设计研究喷嘴温度、分层厚度、托板温度、填充密度和堆积层数及断面长度对FDM 3D打印翘曲变形的影响，应用极差分析和方差分析得到了最优的工艺参数组合。研究结果表明，分层高度为0.2 mm，喷嘴温度为210℃，托板温度为55℃，填充率为40%，底层堆积层数为25层，断面长度为20 mm，此时翘曲变形量最小，为0.402 mm。对翘曲变形影响程度主次顺序为：分层厚度>堆积层数>喷嘴温度>断面长度>填充密度>托板温度。随着堆积层数的增加和断面长度的减小，翘曲变形量呈减小趋势。     

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打印塑件翘曲变形影响因素的研究

针对熔融沉积成型(FDM)工艺易产生翘曲变形的缺陷,建立翘曲变形数学模型,利用正交试验研究了分层厚度、打印温度、托板温度、产品壁厚4个因素对打印试样翘曲变形的影响程度与趋势。结果表明,实验结果与数学模型相印证,得出分层厚度对翘曲变形影响程度最大,打印温度次之,托板温度与产品壁厚影响较小。通过优化FDM成型工艺参数,使打印精度提高了44.4 %,提高效果显著。     

ABS的3D打印制品表面质量研究

采用熔融沉积成型（FDM）三维（3D）打印技术成形丁二烯?丙烯腈?苯乙烯共聚物（ABS）制件,探究喷嘴挤出温度及层高变化对制件表面质量的影响。针对不同的挤出温度、层高等打印工艺参数,制备形状、尺寸一致的多组制件,使用形状测量激光显微镜对制件的表面形貌数据进行了采集并对分析,得出了算术平均高度（S_a）、最大高度（S_z）、表面性状的高度比（S_tr）等表面质量关键参数随挤出温度变化以及层高的变化趋势,使用三坐标测量仪对其平面度进行了测量及分析,得出了平面度误差随挤出温度变化以及层高的变化趋势,揭示了温度、层高等FDM工艺参数对ABS打印制件表面质量的影响规律。结果表明,挤出温度和层高对制件的表面成型及表面质量有着重要影响。在其他条件不变的情况下,挤出温度为230~240 ℃时通过FDM工艺得到的制件表面粗糙度最好,210 ℃时平面度最好;层高越小制件表面粗糙度越好,层高越大制件平面度更小。     

基于正交实验的熔融沉积成型工艺参数的优化

采用商用聚乳酸（PLA）线材作为熔融沉积成型(FDM)打印材料,以拉伸强度和冲击强度为优化指标,设计正交试验,从分层厚度、打印速度、喷嘴温度、填充角度等元素探究成型工艺参数对FDM打印制件力学性能的影响。利用极差分析法,考察了各工艺参数对制件力学性能的影响情况,通过综合评分法和综合平衡法,获得了最优成型工艺参数组合并验证试验结果正确性。结果表明,分层厚度为0.3 mm,打印速度为90 mm/s,喷嘴温度为220 ℃,填充角度为45 °/45 °时,FDM制件的力学性能最优。     

螺杆式3D打印控制参数及成型精度优化

基于螺杆挤出原理设计了一款使用颗粒状原料的3D打印装置，可满足打印多材料工业级大型制件的需求。打印过程控制参数对制件质量、尺寸精度的影响较显著。利用自主设计的螺杆挤出式3D打印装置，以自制聚乳酸基复合颗粒材料为打印原材料，通过设计正交试验研究了在喷嘴直径和底板温度一定的情况下，喷嘴温度、打印速度、层高、挤出丝单位脉冲数4个过程控制参数对打印效果的影响，并且获得较优的工艺参数组合。从打印制件的质量、成型精度和拉伸力学性能3个方面进行分析，结果表明，喷嘴温度设置为210℃、打印速度设置为30 mm/s、层高设置为0.7、挤出丝单位脉冲数150为该装置的较优工艺参数组合。     

尼龙线材FDM成型质量优化研究

为提高尼龙线材熔融沉积(FDM)成型精度和拉伸性能，基于试验法和灰色关联模型研究确定了尼龙线材的FDM成型精度和拉伸性能的影响因素并进行了优化分析。以打印速度、层厚、喷嘴温度、热床温度与填充密度为因素变量，以Z向成型精度、拉伸强度等成型质量为优化目标，进行了正交试验，并基于灰色关联分析和熵权法进行了成型质量与其因素变量间的灰色关联综合评价。结果表明，各影响因素对成型精度的灰色关联度大小依次为层厚>填充密度>喷嘴温度>热床温度>打印速度，对拉伸性能的灰色关联度大小依次为填充密度>喷嘴温度>热床温度>层厚>打印速度，各因素对成型质量综合影响程度大小依次为：层厚、填充密度、喷嘴温度、热床温度和打印速度，最优工艺参数组合为打印速度60 mm/s,层厚0.15 mm,喷嘴温度250℃,热床温度100℃,填充密度100%。研究结果为提高尼龙线材的FDM成型质量提供了数据支持。     

石墨烯增强尼龙复合材料3D打印工艺研究

研究的是石墨烯增强尼龙复合材料(Graphene-PA6)如何合理应用于熔融沉积制造(FDM)3D打印技术。通过熔融共混法制备了该复合材料,并设计了正交实验,对该材料的FDM工艺进行了详细研究,得出以下结论:基于Graphene-PA6材料,当设置FDM工艺参数喷嘴温度245℃,底板温度60~70℃,打印速度27 mm/s,喷嘴直径0.4 mm,层厚0.20 mm时,该复合材料的FDM工艺效果最好。对于制品力学性能结果值的影响程度由大到小分别是石墨烯含量、喷嘴温度、打印速度和底板温度。当石墨烯质量分数为0.05%时,用上述FDM工艺参数所打印出的成型件力学性能最佳。     

基于FDM的3D打印翘曲变形优化研究

为了解决熔融沉积3D打印成型过程中经常遇见的翘曲变形问题,对聚乳酸成型件翘曲变形的主要因素喷嘴温度、填充速度和分层厚度进行了研究,制定了正交试验方案,并分析了三因素对翘曲变形量的综合影响程度,结果得到最优的工艺参数组合为:喷嘴温度为215℃,填充速度为60 mm/s,分层厚度为0.2 mm,综合影响的显著程度由高到低依次为填充速度、分层厚度、喷嘴温度。     

基于回归分析和GA-BP神经网络算法的3D打印件弯曲性能预测

为进一步探究熔融沉积成型(FDM) 3D打印参数和制件弯曲性能之间的关系,创建合理的FDM 3D打印制件弯曲强度预测模型。根据正交试验L16 (45)的设计原则和神经网络算法模型的构建要求,按照不同分层高度、填充密度、打印温度、打印速度以及外壳厚度五种因素,制备25组试验试样,并进行弯曲性能检测。随后通过建立GA-BP神经网络模型、传统BP神经网络模型以及多元回归方程模型,分别对FDM 3D打印制件弯曲性能进行预测,并将预测数据与试验测试数据进行对比。通过对比发现,GA-BP神经网络模型预测数据与试验测试数据更为接近,其平均误差为3.71%,且误差值整体波动最小,BP神经网络模型与多元回归方程模型预测精度相差不大,BP神经网络模型预测平均误差为8.05%,多元回归方程模型预测平均误差为9.07%,但多元回归方程误差值整体波动最大。因此,采用GA遗传算法优化后的BP神经网络模型在进行FDM 3D打印制件弯曲性能预测方面具有更高的精度和更良好的稳定性。     

基于响应面传动器成型缺陷研究

传动器通过注塑成型工艺制得,其成型质量直接影响传动器的性能。在注塑成型工艺过程中,模具温度、熔体温度、保压压力以及冷却时间等工艺参数对制件的影响较显著,不合理的工艺参数导致制件出现较大的翘曲变形。通过建立响应面模型,以模具温度、熔体温度、保压压力以及冷却时间为响应参数,以制件的翘曲变形量为响应目标,优化一组最佳的成型工艺参数组合。结果表明：四个变量的影响程度分别为：模具温度>保压压力>冷却时间>熔体温度。当模具温度80℃、熔体温度180℃、保压压力90 MPa、冷却时间20 s,制件的翘曲变形量最小为1.955 mm,较未优化的翘曲变形量降低0.427 7 mm,有效地改善了制件的成型质量。     

基于Moldflow电机外壳注塑成型质量分析

电机外壳一般通过注塑成型制得，对电机起保护作用。文章通过Moldflow软件对制件成型过程进行模流分析，以模具温度、熔体温度、保压压力以及冷却时间为响应变量，以制件的翘曲变形量为响应目标建立响应面模型，通过回归方程以及方差分析对制件的成型工艺参数进行优化。结果表明：当模具温度为70℃、熔体温度为220℃、保压压力为120 MPa、冷却时间为15 s时，制件的翘曲变形量最小为2.386 0 mm，较未优化前降低了1.732 3 mm。各因素对制件翘曲变形量的影响依次为：冷却时间>保压压力>熔体温度>模具温度。通过响应面法能够有效降低制件的翘曲变形量，为类似翘曲变形工艺参数优化提供参考。     

PETG/PBT耗材的制备及其3D打印工艺研究

聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)与阻燃性聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)通过熔融共混、挤出得到PETG与阻燃性PBT优缺点互补性强的3D打印耗材,其中PETG和PBT的质量比7∶3。差热扫描分析(DSC)表明PETG和PBT两个体系相容性较好。热重分析(TG)表明该PETG/PBT合金的热分解温度在390℃以上。从打印喷头温度、热床温度、打印速度方面对PETG/PBT 3D打印耗材的熔融沉积成型(FDM)打印工艺进行研究。结果表明,打印喷头温度为200~220℃、热床温度为80~90℃、打印速度为35~60 mm/s时,其打印效果最佳。     

熔融沉积3D打印设备研究进展

阐述了3D打印技术的种类,介绍了熔融沉积成型(FDM)技术的原理、特点及其目前存在的问题;从控制方法(温度控制、运动控制、路径控制)和运动机构(送料机构、喷嘴、运动机构)两个方面系统综述了国内外FDM 3D打印设备的最新研究进展;最后,指出了目前FDM 3D打印设备所面临的挑战及需要解决的问题,展望了FDM 3D打印设...     

基于RBF神经网络断路器注塑成型工艺优化

塑壳断路器一般通过注塑成型工艺制得。在注塑成型过程中，模具温度、熔体温度、保压压力以及保压时间均对制件的翘曲变形产生一定的影响。以模具温度、熔体温度、保压压力以及冷却时间作为研究参数，以翘曲变形量作为研究目标，采用最优拉丁超立方抽样法抽取合适的样本，建立RBF神经网络模型，结合遗传算法对制件的翘曲变形量进行优化，得到最佳的成型工艺参数组合。结果表明：四个因素的影响程度大小为模具温度>冷却时间>保压压力>熔体温度。当模具温度为50℃、熔体温度为250℃、保压压力为60 MPa以及冷却时间为10 s时，制件的翘曲变形量最小为2.307 7 mm，相较未优化前降低1.294 2 mm，制件成型质量得到明显改善。     

基于计算机数值模拟技术的汽车内饰面板注塑成型工艺优化

针对汽车内饰面板注塑成型翘曲变形问题,采用模流分析软件Moldflow对其进行成型过程分析,以模具温度、熔体温度、保压压力以及冷却时间为工艺变量,以制件的翘曲变形量为目标建立响应面模型,得出最佳的成型工艺参数组合。结果表明：当制件的模具温度为56℃、熔体温度为250℃、保压压力为120 MPa、冷却时间为21 s时,制件的最大翘曲变形量为2.305 mm,与未优化前相比降低1.105 mm。因素影响大小依次为：冷却时间>保压压力>模具温度>熔体温度。在最优工艺参数条件下,制件质量基本达到工业要求,制件整体成型质量较好。     

熔融沉积成型(FDM)工艺参数优化设计研究

成型精度一直是熔融沉积成型(FDM)打印的关键问题,在分析了FDM成型原理、实践经验和硬件条件的基础上,对层高、打印速度、打印温度三个参数进行了优化设计。根据FDM成型原理建立理论模型,运用Matlab软件仿真分析了打印速度、打印温度、层高三个参数对制件表面质量的影响机理,设计三因素三水平正交试验方案来探究各参数对各方向尺寸精度的影响程度,确定了使得各方向成型精度较高的优方案,进而实现了FDM工艺参数优化。而试验结果也验证了理论与试验的一致,为实际操作提出理论指导。     

基于PLA的广州塔模型FDM成型工艺优化研究

熔融沉积成型(FDM)技术成本低、易实现,在建筑、艺术、工业设计、玩具等模型制作领域具有广泛应用,其中聚乳酸(PLA)以其优异的力学性能和可降解性,在FDM成型过程中成为主流原材料。通过广州塔模型的FDM制作,总结了几个影响成型质量的关键因素:为了兼顾成型质量和打印效率,通常选择0.4 mm的喷嘴;热床保持一定的温度可以避免成型体表皮因热涨冷缩发生翘边现象;借助80磅的A4纸手动调平热床的具体方法;通过调整打印参数中的回抽距离和回抽速度,改善成型体的拉丝问题。这些经验对其他结构的FDM成型具有借鉴意义。     

聚己内酯3D打印成型工艺研究及力学性能分析

以聚己内酯（PCL）为材料,采用实验方法,研究了成型温度和打印层高对PCL制品翘曲变形的影响。通过三维（3D）打印制备PCL样条,表征了3D打印PCL的力学性能,并与注射成型进行对比。结果表明,随着成型温度的升高和打印层高的增加,PCL制品的翘曲变形量呈现出先增加后减小的趋势;PCL 的3D打印制品的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率均高于传统注射成型工艺。     

FDM工艺制品精度分析及优化方法

在熔融沉积技术(FDM)中,各种变量如机械结构、耗材种类、层高、打印速度、温度、支撑方式等对最终打印制品的外观和尺寸精度有较大影响。文章详细分析了FDM工艺成型方式,利用FDM工艺的3D打印机制作相关实验模型,通过精确测量和理论分析获知误差产生的原因,并提出相关优化方案。对提高FDM工艺的3D打印制品精度有重要意义,有助于推动3D打印技术工业化应用。