光固化快速成型中零件制作方向的多目标优化问题研究

阐述了快速成型中与制作方向相关的质量与经济性问题,对制作方向的优化目标进行了定义,并依据该目标建立了制作方向多目标优化模型,针对悬臂变形,台阶效应,过固化及制作时间,分别构造了子目标函数,利用评价函数法,把制作方向优化的多个目标函数化为一个数值目标的评价函数,并给出了优化模型的约束函数,最后,以该优化模型作为计算的理论依据,进行了应用实例的方向优化,计算结果表明：该模型准确地表达了快速成型中的制作方向优化问题,理论正确,方法可行。     

遥控器模型的3D打印工艺优化

熔融沉积(FDM)技术是3D打印技术的一个重要发展方向。提高3D打印模型表面质量及其性能最经济合理的方法就是在特定的设备软件和硬件情况下,对于给定的3D打印系统,优化其工艺过程的控制参数。本文基于熔融沉积成型(FDM)工艺,优化了模型摆放方向、打印速度、温度、层厚及支撑等工艺参数,打印的遥控器模型的表面质量比之前未优化的表面质量显著提高。通过后处理,使模型外观达到了使用标准。     

熔融沉积成型制品精度的影响因素分析

成型精度是熔融沉积成型技术中的关键问题，也是制约其发展的一个瓶颈。本文从熔融沉积成型的工作原理、材料、工艺参数和后处理等方面分析了制品精度的影响因素，并指出了对应的解决方法和注意事项。     

薄壁零件熔融沉积快速成型工艺的研究

薄壁零件快速原型的成型工艺与一般零件的成型工艺有着很大的不同,本文通过对这类零件的熔融沉积快速成型工艺研究,得出了选择提高制件加工精度和表面质量参数的一般原则。     

激光快速成型TC4合金显微组织及力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、电子拉伸机等，研究了激光快速成型TC4合金沉积态在平行沉积方向和垂直沉积方向的组织和力学性能.结果表明:激光快速成型TC4合金沉积态宏观组织沿沉积方向生长的粗大β柱状晶呈明暗相间的条带状结构，具备典型的魏氏组织特征;垂直沉积方向的强度比平行沉积方向的强度高，但塑性低;合金断口为韧窝状断口，垂直沉积方向的断口韧窝尺寸比平行沉积方向的小.     

一种基于FDM的快速原型机设计

快速成型技术是一种新型加工技术,有快速性、加工柔性化、技术集成性高等优点,特别适合于形状复杂、精细的零件加工,在模具制造、新产品试制等领域应用广泛。本文对该技术的工艺原理、材料加入不溢料条件和熔融沉积快速原型机的设计与实验制作等方面进行了研究。     

FDM工艺缝隙模型及消除方法研究

熔融沉积成型作为一种成本低、稳定性高的快速成型工艺,在三维模型制造和新产品开发领域的应用不断扩大.针对熔融沉积成型制件中光栅线与轮廓线之间出现的缝隙,分析了其产生的原因并建立了缝隙熔合模型.将理论计算与实验结果进行对比,研究了光栅角度、路径宽度对缝隙面积的影响,获得了光栅角度θ∈[0°,90°]时缝隙面积的变化规律,提出了减小孔状缝隙、避免线状缝隙产生的解决方案,为合理选择光栅角度和路径宽度,改善制件质量提供了科学依据.     

快速成型制造的数学本质及理论误差控制策略栽

揭示了快速成型制造的数学本质,探讨了快速成型制造中原型理论误差的评价方法及理论误差的控制策略.分析了零件表面特征对制作精度的影响,提出了变层厚的分层方法,该方法可减少阶梯效应并改善原型在分层方向上的精度.     

快速成型技术中适应性分层方法

熔融沉积制造工艺中,三维模型的分层处理是造成台阶效应的直接原因.台阶效应会降低零件的表面质量.减小台阶误差的传统方法是减小分层厚度和选择合理的分层方向.为了解决传统方法中成型精度与成型效率难以协调的问题,介绍了一种适应性分层方法,首先求出能够反映模型表面形状的参考曲线,然后根据参考曲线上曲率变化情况确定分层厚度.该方法适用于截面轮廓线为抛物线形状的零件,在保证成型精度的前提下极大地缩短了成型时间,同时建立成型时间的评价模型,分析了成型时间的影响因素.     

分层方向的多目标优化模型

应用多目标优化方法,研究了快速原型制作中的分层方向选择问题。分析了目前分层方向优化模型和求解方法中的不足,讨论了影响原型制作质量、制作时间和制作成本的主要因素。建立了分层方向的多目标优化模型,该模型考虑了支撑结构、面片法向等因素,并给出了遗传算法在该模型求解中的应用,结果表明该模型和方法是可行有效的。     

快速原型技术的研究现状及存在的问题

快速原型是技术是激光技术、计算机技术、数控技术、材料科学、机械工程技术的集成.该文介绍了快速原型技术的原理、其主要的工艺种类光固化立体造型(SLA)、分层实体制造(LOM)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积制造(FDM)的研究现状,探讨了该技术现在所面临的问题.     

开放式熔丝沉积成型控制系统的设计与实现

熔丝沉积成型技术已成为快速成型工艺中发展最快的一种,为满足低成本的要求,设计了一种基于开放式总线结构的单微机控制系统,包括硬件体系结构和软件体系结构,采用模块化的设计的思想.该系统在满足稳定性及控制精度的前提下,对减小体积降低成本方面具有应用意义.     

基于一般多面体模型的分割拼装成型

以STL模型为工艺规划的输入对象 ,设计了一种基于一般多面体模型的分割拼装数据处理算法 ;自动地实现了原型件的分割、定位结构设计等操作。工艺实验表明 ,文中设计的分割拼装成型方法通过对原始模型的分割、排样、并行制造后再拼装 ,可多方面提高快速成型设备的成型能力 ;可将制作大型件所需的成型时间缩短 50 %以上 ,同时可将成型精度提高 35%以上 ,且后处理更为方便。     

A Study of Melt Flow Analysis of an ABS-Iron Composite in Fused Deposition Modelling Process

Fused deposition modelling (FDM) is a filament based rapid prototyping system which offers the possibility of introducing new composite material for the FDM process as long as the new material can be made in feedstock filament form. Swinburne has been undertaking extensive research in development of new composite materials involving acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) and other materials including metals. In order to predict the behaviour of new ABS based composite materials in the course of FDM process, it is necessary to investigate the flow of the composite material in liquefier head. No such study is available considering the geometry of the liquefier head. This paper presents 2-D and 3-D numerical analysis of melt flow behaviour of a representative ABS-iron composite through the 90-degree bent tube of the liquefier head of the fused deposition modelling process using ANSYS FLOTRAN and CFX finite element packages. Main flow parameters including temperature, velocity, and pressure drop have been investigated. Filaments of the filled ABS have been fabricated and characterized to verify the possibility of prototyping using the new material on the current FDM machine. Results provide promising information in developing the melt flow modelling of metal-plastic composites and in optimising the FDM parameters for better part quality with such composites.     

微机械及微细加工方法的研究

基于光固化快速成型制造技术,结合光刻技术、牺牲层技术以及化学镀膜技术,研究了一种新型的微细加工方法,提出了非导电极板（光敏树脂固化物）镀膜的新方案,设计了一种有较大驱动位移的微型电容式激励器,并介绍了其加工制作的工艺流程。实验结果表明此微细加工方法是可行的,从而开辟了微细加工的新途径。     

Rapid Prototyping and Manufacturing Technology: Principle,Representative Technics,Applications, and Development Trends

The rapid prototyping and manufacturing technology (RPM), is an integration of many different disciplines. It is based on an advanced dispersed-accumulated forming principle and originated from 1980s. It generates an entity by first forming a series of layers according to the dispersed section information of the digital model, and then piling the formed layers sequentially together. It is capable of forming parts with complicated structures and non-homogeneous materials. Traditional RPM techniques are mainly used as prototypes in product invention process, such as stereolithography, three-dimensional printing, laminated object manufacturing, and fused deposition modeling. Later, with the progress of material and enabling technology, many new RPM techniques emerged out and have been already applied in the fields such as rapid tooling/moulding, direct formed usable part, nano-/micro-RPM, and biomanufacturing. This high flexible digital manufacturing method has a likely ability to become an almighty forming technology.     

基于RP的MEMS设计制造技术

在介绍快速成形技术以及微机电系统与微细加工技术的基础之上,对比分析了一些基于快速成形技术微细加工方法的优缺点及其最新研究成果.概述了MEMS设计存在的不足,介绍了与微器件再设计相关的基本材料信息库的建立与完善,借鉴虚拟制造的建模方法,以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究.在此基础上建立网上微器件设计中心.     

FDM快速成型技术及与反求工程的结合应用

随着RP行业的迅速发展,FDM快速成型技术在快速成型制造领域中的作用日趋重要.本文结合快速成形机和激光扫描仪的成形技术特点,介绍目前FDM的研究应用状况及其在快速成型制造领域中的重要作用,并阐述快速成型技术与反求工程的结合应用.     

熔丝沉积快速成形制件的表面质量

针对熔丝沉积快速成形制件中存在的表面质量问题,采用三因素三水平正交实验法,调节快速成形工艺中的分层厚度、制件摆放角度和线宽三个主要工艺参数,观察制件的表面质量.经方差分析可知,FDM分层厚、制件摆放角度、线宽分别以因素A1、B1、C2为最佳,各因素对表面质量由主至次的影响为A、C、B.该研究有利于优化工艺参数,提高FDM制件的表面质量.     

Effect of Processing Parameters on Thermal Phenomena in Direct Laser Metallic Powder Deposition

Direct laser metallic powder deposition technique is widely used in manufacturing, part repairing, and metallic rapid prototyping. The ability to predict geometrical accuracy and residual stress requires an understanding of temperature distribution during the deposition process. This study presents a numerical model of three-dimensional transient heat transfer in a finite model heated by a moving laser beam. Thermal phenomena in the process were investigated. The complex solid-liquid problem and latent heat of fusion were treated by means of equivalent thermal conductivity and modified specific heat, respectively. Using method of birth and death of elements, the growth of additive layers and the shape of melt pool were obtained. The effect of processing parameters such as absorbed power, travel speed, and preheated temperature on melt pool sizes and cross-section of deposited layer profile was studied. The results show that the melt pool sizes increase with absorbed power and decrease with travel velocity. In addition, the preheated temperature contributes less to the melt pool size. The results are generally in a good agreement with experiments in published literature.