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。     

微滴喷射3D打印尺寸建模与数值模拟

形貌尺寸是影响微滴喷射3D打印微结构精度的重要指标,主要受材料自身特性及打印工艺参数的影响,其中打印速度、加速度等为可控工艺参数.本文以微滴喷射打印直线轨迹为研究对象,建立了速度、加速度对打印尺寸及微滴沉积位置的预测模型,并通过数值仿真进行了验证.结果表明,所建模型能对3D打印尺寸及微滴沉积位置进行较为准确的预测,其中尺寸预测精度达6.07%、位置偏差预测精度为2.69%.研究结果可为微滴喷射3D打印尺寸控制提供理论和实际参考.     

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.     

电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响和规律

电流体动力喷射3D打印是一种新型微纳增材制造技术,它具有成本低、结构简单、精度高、打印材料广泛等突出特点和优势.但是,由于电流体动力喷射3D打印的打印速度快、喷嘴和基底打印距离小,特别是对于微尺度特征图形的打印,其实际图形及打印质量难以直接观测,而且影响打印图形精度和质量的工艺参数较多,各个工艺参数相互耦合和相应作用.因而直接有效的控制打印图形的精度(线宽)和质量(线边缘粗糙度)是其面临的一个挑战性难题.本文提出一种通过调整打印工艺参数间接控制泰勒锥形状和尺寸,进而实现对于打印图形精度和质量有效控制的新方法.建立了线宽与工艺参数、材料性能和基底关系的理论模型;通过实验,系统研究并揭示了电流体动力喷射3D打印工艺参数对泰勒锥和打印图形的影响及其规律;优化出针对同一喷嘴较为理想的喷印工艺窗口;并通过典型实验工程案例研究,采用内径60μm喷嘴实现了最小线宽3μm打印,验证了实验研究结果的正确性和有效性.本文提出的方法和实验研究结果为电流体动力喷射3D打印的打印精度、图形质量和打印稳定性改进及提高奠定了基础,并为简化和易于操作提供了一种切实可行的方法.     

沉积温度影响有机太阳能电池阳极薄膜结晶性能

采用射频磁控溅射工艺,以氧化锌铝（AZO）陶瓷靶作为靶材,通过优化工艺参数在玻璃基板上制备了具有c轴择优取向的AZO透明导电薄膜.基于X射线衍射（XRD）测试表征,研究了沉积温度对薄膜结晶性能的影响.实验结果表明：AZO薄膜的结晶性能与沉积温度密切相关,较低温度时,随着沉积温度的升高,薄膜的结晶性能得到提高,但是沉积温度进一步升高时却有所变差.当沉积温度为400℃时,AZO薄膜的结晶性能最佳,c轴取向良好,晶粒尺寸接近40 nm.     

基于3D的定量化工艺建模与工艺设计

提出了一种基于3D的定量化工艺建模与工艺设计方法，试图解决工艺设计的底层问题，通过3D工序图模型和参数化空间尺寸链模型的映射，构造工艺模型结构，给出了基于该工艺模型的定量化工艺设计系统，为解决3D环境下的定量化工艺设计提出了一种新思路。     

一种基于混色3D打印的个性化医疗模型间接制造方案

提出了一种个性化医学模型间接制造方案——将混色FDM3D打印技术和DLP面曝光3D打印技术相结合,能够完整保留医疗模型的外部轮廓特征和内部实体结构;同层换色FDM混色打印技术方案,可以实现内部复杂结构模型的彩色打印,具有多色彩突出、透明并易于观察内部结构的特征。基于本方案进行了复杂心脏结构的彩色打印验证,打印精度和颜色逼真度均符合要求,显示了该方案在医疗模型低成本制造上的应用潜力。     

基于多元逐步回归分析的3D打印模型性能研究

为满足医生对脊柱畸形患者的可视化诊断和病例打印模型低成本高效率的制造需求，本文设计了层高、外壳层厚、底部/顶部厚度、填充密度、打印速度、打印喷头温度、平台温度等7个参数的混合正交试验，采用3D打印中的熔融沉积技术打印标准试样，利用多元逐步回归法建立打印参数与打印模型密度、最大压缩力、抗压强度的函数模型。结果表明：最大压缩力和抗压强度性能均与填充密度、外壳层厚、层高构成了三元一次线性函数模型，密度性能与填充密度、外壳层厚、顶部/底部厚度构成了三元一次线性函数模型。     

生物材料的3D打印研究进展

在生物医药领域,通过对生物材料或活细胞进行3D打印,可构建复杂生物三维结构如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等,因而基于生物3D打印在个性化定制及复杂结构调控制造上的独特优势,综述了生物3D打印技术的基本工艺、应用领域与研究进展.重点针对3D打印生物材料这一研究热点,全面讨论了喷墨打印和注射挤出打印两种路径,分析总结了3D打印相关生物材料并应用于体外模型、医疗器械和植入体的制造以及可降解组织支架、细胞三维结构体的构建,最后对该技术未来发展趋势和研究重点提出展望.     

基于矩阵分析法的FDM样件翘曲变形参数优化研究

为了解决熔融沉积3D打印成型过程中常见的翘曲变形问题,对影响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分析并制定了正交试验方案.采用矩阵分析方法,分析了三因素对翘曲变形量的综合影响程度,得到了最优工艺参数组合:喷嘴温度为215℃,填充速度为60mm/s,分层厚度为0.2mm.综合影响的显著程度由高到低依次为填充速度、分层厚度和喷嘴温度.     

应用DOE方法分析和优化3D打印零件的翘曲变形量

以聚乳酸材料的FDM(fused deposition manufacturing)成型零件的翘曲变形分析为例,对3D打印零件变形进行了理论模型的建立和研究,初步分析了堆积层数、堆积层厚度等参数对零件发生变形的影响,筛选出3D打印零件发生变形的重要因子.应用试验设计(DOE)方法对这些重要因子进行试验分析,确认了3D打印零件发生翘曲变形的关键因子,借助响应优化模型和线性回归方法进而优化打印的工艺参数,这样可以减少3D打印零件的变形程度和3D打印的试验成本和时间.     

金属材料喷射沉积3D打印工艺

针对现有金属材料3D打印技术存在成本高、效率低的问题,提出一种由三维CAD模型驱动数控系统,直接实现多品种、小批量、结构复杂金属零部件柔性、高效制造的方法—喷射沉积3D打印成形,介绍该工艺原理。搭建了实验平台,并以铋锡合金为成形材料,采用单道、单层、实体分层次的工艺试验过程,分别研究喷头孔径、喷头移动速度、送气速度对单道成形轨迹的影响,成形路径、路径搭接率对单层成形表面形貌的影响,最后对喷射沉积3D打印成形铋锡合金实体的断口进行观察。研究结果表明:当喷头孔径为0.6 mm、送气速度为10 m L/min、喷头移动速度为10 mm/s时,所得单道成形轨迹均匀性较好;当采用S形路径及搭接率为50%时,可以获得较高质量单层成形表面;喷射沉积3D打印技术可以实现金属件的快速高效制造,成形效率可达50 cm3/h,为现有成熟金属件3D打印成形技术的2~3倍。     

3D打印工艺参数对组织工程支架微观结构的影响研究

挤出式3D打印是制备组织工程支架的重要技术手段之一.一个性能良好的组织工程支架必须具备小孔隙、高孔隙率的内部微观结构.针对挤出式3D打印支架成形动态过程,建立了打印材料成形过程热-力耦合动力学模型,并通过数值模拟研究了主要打印工艺参数对支架成形的孔隙尺寸、材料重熔特性的影响.结果表明,支架的孔隙尺寸随打印时间间隔和材料粘度的增大而增大,但随基板温度的升高而降低;支架重熔度与孔隙尺寸变化趋势相反;其中材料粘度的变化对成形支架的孔隙尺寸和重熔度的影响最为明显.     

一种基于Unity 3D的VR玻璃栈道制作技术

为了丰富虚拟旅游应用的形式和增加在VR玻璃栈道上行走体验的乐趣,提出一种基于Unity 3D的VR玻璃栈道制作技术:首先使用Photoshop软件制作透明玻璃材质,接着使用3ds Max软件创建玻璃栈道的栏杆模型,然后使用Unity 3D软件创建VR玻璃栈道场景,最后通过C#脚本实现背景音乐的播控.实验测试结果表明:制作的VR玻璃栈道形象逼真,用户行走体验效果良好,说明通过对VR玻璃栈道的制作能够给用户带来不一样的体验与乐趣,具有良好的市场应用前景.     

H-Bot型3D打印机动力学参数辨识与定位误差补偿

为提高经济型3D打印机的打印精度,以H-Bot型3D打印机为研究对象,对传统的运动模型进行简化,建立新的运动学方程,并搭建动力学仿真模型.通过引入正交实验和参数辨识方法对模型参数进行优化,对打印机的单轴运动进行标定,利用微分误差补偿法对运动进行误差补偿.提出一种基于以上方法的单轴运动标定方法,该方法可显著提高打印机喷嘴...     

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X3D的个性化产品定制研究

提出了应用X3D技术实现个性化产品的参数化定制.研究了X3D的映射与X3D动态生成,用XML表示的CAD信息交换、个性化产品定制系统的空间数据模型.解决了XML编码中遇到的XML文档数据结构选择、设计XML数据结构时元素与属性的选择、XML文档内容的选择和XML文档显示等问题.在理论研究的基础上进行了基于X3D技术的个性化产品定制系统开发,并以气缸的个性化定制为例验证了系统的参数化定制过程.研究成果为基于互联网的个性化产品的参数化定制提供了一种切实可行的新方法.     

大型填筑工程3D打印技术与应用

为探索快速、高效的填筑工程建造方法,该文介绍了一项填筑工程3D打印技术及其多种机器人装备系统。该技术系统由填筑工程3D打印技术调度系统和3D打印流水线机器人作业系统两部分组成。基于填筑工程3D数字设计模型,3D打印技术调度系统根据施工组织设计进度对填筑工程3D数字设计模型进行分层“切片”,获得单层施工填筑料信息,规划配料路径,存入填筑工程调度数据库以便共享。填筑料开采、配送、智能摊铺与碾压环节的工程机器人根据任务进行高效的流水线作业,在线检测填筑质量,实时反馈施工状态信息。填筑工程3D打印系统完全在调度控制下逐层填筑,层层循环,直至完成整个填筑工程的3D打印建造。     

扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印精度的影响

3D打印以其个性化定制的独特优势近年来在医疗修复领域迅速发展,挤出自由成型(EFF)工艺通过陶瓷膏体的分层堆积可以实现陶瓷义齿的定制化3D打印.以氧化锆为原料进行EFF系统的挤出成型工艺研究,主要从挤出丝、片层、立体模型3个方面探究了扫描速度对ZrO_2陶瓷膏体3D打印尺寸精度的影响.结果表明:扫描速度与打印制件精度的匹配存在最佳值,过快或过慢的扫描速度都不利于陶瓷膏体的成型;当扫描速度V_s=2 mm/s时打印的挤出丝、片层、立体模型尺寸误差小,打印精度较高.