利用模型分解的曲面分层五轴挤出打印装置及工艺

针对传统平面熔融沉积成型(FDM)只能在平面内排布丝材,导致零件力学性能差、表面粗糙度高、浪费材料等问题,研究了曲面分层五轴挤出打印装置及工艺。首先,以球面并联机器人作为双轴转动成型平台,结合经典的并联臂型三维挤出打印机,搭建曲面分层五轴挤出打印设备;然后,以底层曲面为基准,将零件的三维模型分解为按照打印顺序排列的曲面,每层曲面再分解为按宽度铺满曲面的丝材路径;之后,按照坐标变换公式和位姿反解公式在下位机控制软件Marlin固件中编写轨迹规划函数,解释并执行零件路径规划文件进行曲面分层五轴三维打印。通过对零件进行力学试验,相同零件的五轴挤出打印比三轴挤出打印,最大破坏力由(189.37±8.7) N提高到了(445.54±52.57) N,材料消耗减少了46%。因此,低成本、高精度的五轴三维打印设备能够打印高强度、高刚度、无支撑、表面粗糙度低的零件,在曲面结构打印、无支撑结构打印以及复合材料连续打印等方面有重要的应用前景。     

连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头设计

为了解决3D打印喷头在成形过程中需要频繁抬起和跳转的问题,研制一种具有复合丝材可控导入、高效熔融挤出及实时剪切功能的新型3D打印喷头。首先,基于结构原理和功能分析方法,对喷头进行分模块化设计;然后,对喷头剪切装置控制系统及其控制流程进行设计和分析;最后,采用所研制的3D打印喷头实物进行连续碳纤维增强复合材料预浸丝的熔融挤出及剪切试验。结果表明,采用所设计的喷头结构以及程序控制方法,可以实现剪丝刀片在喷嘴末端对于复合材料的有效剪切,剪切断口平整,验证了所研制的新型复合材料3D打印喷头的可靠性和实用性。所提方法可有效避免喷头在抬起和跳转运动过程中引发的问题,为连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头的结构设计及其运动控制提供了参考。     

陶瓷3D打印挤出光固化辅助成型工艺研究

基于墨水直写式打印(direct ink writing,DIW)的3D打印技术使3D打印材料摆脱了材料属性的限制,为多种材料提供了实现增材制造的可能.为了保证打印成品件具有陶瓷材料优良的力学特性,对陶瓷材料的3D打印挤出成型过程中的各项工艺参数进行了研究.通过流体理论计算并使用Fluent对影响陶瓷材料小口径挤出过程的挤出速度、挤出口径等工艺参数进行了数值模拟,得到相关挤出工艺参数与挤出量之间的关系.基于数值模拟结果设计了包括电机挤出速度、挤出头口径、打印移动速度、打印层高度和激光固化功率为因素的试验,分析了各项工艺参数对挤出成型过程的不同影响.     

基于FDM技术的多料口粒料3D打印 供料及挤料系统设计

FDM 3D打印机多采用由颗粒状热塑性材料加工而成的丝状热塑性材料,材料成本较高,且由于材料本身丝状的几何形状难以实现均匀混合,使得FDM彩色混色3D打印技术具有一定的局限性,难以实现多色混色打印。针对以上问题,根据传统挤出技术并结合熔融沉积(FDM)技术特点,研制了粒料式FDM 3D打印设备供料及挤出系统,原材料直接选用颗粒状塑料,并设计了多个进料口、储料仓和排气螺杆,进料采用穴播轮控制方式。设计结果可以实现不同颜色、不同塑料进料量的合理配比,使颗粒塑料实现充分熔化、加压、均化、排气、再均化、挤出过程,实现均质材质的粒料3D打印过程及多色混色打印过程。所提出的设计可以使用粒料直接进行3D打印,既降低了制料成本、缩短了制料周期,又实现了废料的有效利用,可为3D打印技术的发展提供参考。     

3D打印机喷头及工作台振动响应特性分析

寻找高效率、高精度、低成本的陶瓷3D打印机是3D打印技术在陶瓷材料应用方面非常重要的一部分。以柱塞式陶瓷3D打印机为研究对象,建立运动轴简化模型,并利用ANSYS Workbench软件分析柱塞式陶瓷3D打印机运动轴在单轴运动及多轴联动时,喷头及工作台的振动等动态响应数据,并通过打印样件实验,验证了喷头不断变换打印方向时,运动轴启停所造成喷头和工作台的振动,及工作台在下降打印层高时的振动对打印精度的影响微小,运动轴结构稳定,可保障打印精度。     

基于3D打印的壳状模型轻量化实验平台构建

在研究计算机辅助设计与现代制造技术的基础上,设计实现了一个基于3D打印技术的工程模型轻量化实验平台,并基于该平台对轻量化设计的相关流程和方法论进行了深入研究。提出使用热扩散模拟受力分布对壳状模型进行轻量化设计,并以3D打印为实验手段,通过构建误差与参数关系对轻量化设计进行验证和反馈修正。实验平台为高效、可信的轻量化问题提供了分析、建模及验证的一整套方法与手段。     

基于Pro/E的车用CNG气瓶装卸机械设计

针对车用CNG气瓶定检时人工装卸气瓶效率低、安全性差等问题,提出设计一种CNG气瓶装卸机械.该装置包括升降小车和机械抓手两部分,可实现对气瓶的抓取、旋转、升降、进退等动作.基于Pro/Engineer的三维建模功能,建立该机械装置、气瓶及车厢的3D模型,进行模拟装卸的结构干涉分析.结果表明该机械结构简单、操作方便,具有...     

基于ARM的新型空间三维输入装置设计

本文提出了一种新型空间三维输入装置,给出了三维输入设备控制系统整体架构,在分析其工作原理的基础上,基于STM32处理器对实现三维输入功能的控制系统进行了详细的设计,主要包括三轴模拟输入AD转换电路、STM32最小系统电路、蓝牙模块接口电路和LCD液晶显示接口等。     

基于 ARM 的新型空间三维输入装置设计

本文提出了一种新型空间三维输入装置,给出了三维输入设备控制系统整体架构,在分析其工作原理的基础上,基于 STM32处理器对实现三维输入功能的控制系统进行了详细的设计,主要包括三轴模拟输入 AD 转换电路、STM32最小系统电路、蓝牙模块接口电路和 LCD 液晶显示接口等     

基于单轴移动原理的建筑用3D打印装置研究

在系统总结了建筑3D打印技术发展现状与短板,针对建筑结构本身体量巨大的特点,首次提出了基于单轴移动理念的建筑用3D打印装置,主要研发的单轴移动式3D打印装置包括单轨模式、多轨模式两种,其中多轨模式又区分为多轨并联式及多轨独立并联式两种,对新研发的装置进行了研发设计、对其使用方法及应用效果进行了系统的阐述。最后对基于单轴移动原理的建筑用3D打印装置研究方向进行了展望。     

基于三维模型的变电站智能辅助控制系统设计

为了提高智能变电站设备运行环境与公共安全状态的远程监控及智能化防控能力,提出一种基于三维模型的变电站智能辅助控制系统。按照变电站智能辅助控制系统的设备选型布置需求进行数据库开发设计,采用三维模型实现变电站智能辅助控制系统的三维设计成果的共享,通过三维设计模型校验和红外双鉴三维建模完成变电站智能辅助控制系统的三维设计,并对三维建模算法进行优化,得到三维建模输出结果。仿真测试结果表明,该系统进行变电站三维建模的输出功率稳定性好,抗干扰能力强,运维闭环管理处理效率高,有利于提高变电站设备的远程监控及智能化防控能力。     

丝材3D打印2024/7055铝合金梯度结构组织与性能分析

大型高强度轻质铝合金整体结构件在航空航天装备结构中应用广泛。为充分发挥不同材料的性能优势,可将两种以上的铝合金材料通过增材制造技术整体成型,从而制造出兼顾功能与减重要求的整体梯度结构件。为此,提出了一种多丝材电弧增材制造铝合金梯度结构件的制备方法,实现了航空结构常用的2024/7055铝合金梯度结构的3D打印,并对梯度结构进行了宏/微观组织、气孔缺陷、过渡区元素含量以及力学性能等进行了全面的分析。研究结果表明：通过多丝材增材制造打印的2024/7055铝合金梯度结构连接良好、过渡区域连续;梯度区域两种材料的晶粒组成不同,2024铝合金由等轴晶粒组成,而7055由短柱状晶粒组成;气孔在空间分布中呈条状分布,并且两种合金Zn元素含量不同,导致力学性能差异较大;当材料组分占比为2024(25%)/7055(75%)时,力学性能最好,材料折损率最低。     

3D打印在岩石力学研究中的应用现状与展望

基于增材制造原理的3D打印技术因其打印精度高、周期短、可个性化定制、打印材料多样化等优点,在许多研究领域得到广泛应用。在岩石力学研究中,该技术也展现出超越传统研究方法的优势。本文从文献计量角度简要分析了3D打印的发展趋势及其在岩石力学研究中的应用情况,综述该技术在小尺度力学样品与大尺度物理模型试样中的应用现状,分析影响3D打印岩石样品力学强度的因素,总结3D打印制作岩石样品的应用流程及应用效果,最后展望其在岩石力学研究中的应用前景。     

3D打印金属材料研究进展

3D打印技术是快速原型制造技术的一种,也被称为增材制造技术,被誉为"第三次工业革命"的核心技术,其中金属3D打印被认为是将来制造业的主导方向.金属粉末材料是金属打印的物质基础,同时也是3D打印技术发展的突破点.综述了3D打印金属粉体材料的研究现状,重点介绍了钛合金、铝合金、不锈钢、高温合金和镁合金等5种金属粉体材料在3D打印技术中的应用,并对金属粉体材料的运用进行总结和展望.     

用于4D打印的记忆聚合物材料的研究进展

4D打印技术是结合了3D打印技术和智能材料的一种智能结构增材制造技术,形状记忆聚合物材料在4D打印领域中具有巨大的应用潜力.该文阐述了4D打印原理及常用的4D打印材料,基于4D打印材料的不同响应方式,列举相关典型期刊和专利对现有以形状记忆聚合物材料为原料的4D打印材料的技术发展动向进行论述,对4D打印聚合物材料发展面临的难点问题进行总结,并预测了该领域未来的发展方向.     

基于倾斜摄影的混凝土3D打印成型精度分析与预测

混凝土3D打印技术是一项新型的增材制造技术,为了实现采用混凝土3D打印技术来快速打印高质量的成型构件,综合利用迭代最近点(iterative closest point, ICP)算法和倾斜摄影测量技术来分析3D打印构件的整体偏差、局部边界偏差和圆弧角半径,并根据整体偏差和边界偏差对成型精度及可建造性进行研究,最后利用边界偏差和圆弧角半径对打印模型进行预测。结果表明：在混凝土3D打印配合比为水泥∶砂∶粉煤灰∶减水剂∶混凝剂∶水=1∶1.12∶0.09∶0.004∶0.006∶0.32,打印速度V_d为45 mm/s,最佳挤出速度V_j为138 mm/s时构件成型精度最高;对倾斜摄影模型拟合对齐,并对其具体位置偏差标注色谱图,可知混凝土3D打印构件在第4层时压缩变形较大,可建造性较低;利用预测模型与混凝土3D打印实体构件进行拟合,可知预测模型与基准模型相比误差约1 mm,验证了所提方法及预测模型的合理性。     

3D打印矫形鞋垫研究进展

 相对于传统的矫形鞋垫制作方法,3D打印矫形鞋垫具有集约高效的特点,但目前在设计、打印、材料等方面仍存在一些问题,且缺乏系统的研究综述。以矫形鞋垫的制作方法为切入点,综述了3D打印矫形鞋垫的打印工艺、打印材料及研究现状,分析了目前3D打印矫形鞋垫研究存在的问题,并结合矫形鞋垫性能的提升和现代科学技术的发展,预测了3D打印矫形鞋垫的未来发展趋势。