FDM成型过程有限元模拟及工艺参数优化研究
发布时间：2020-12-02 12:34
熔融沉积成型(FDM)技术是近几十年发展起来的增材制造技术。由于其成型材料广泛、成型设备价格低等优点,已成为增材制造技术中一种非常有前景的工艺。但FDM工艺成型件精度较低,是制约着其进一步发展的关键因素。因而,本文从FDM工艺成型件工艺参数为出发点,以期得到工艺参数对成型件精度的影响。首先介绍了FDM成型的基本原理、成型的工艺特点以及工艺过程,随后分析总结了影响FDM成型过程精度的因素,主要有成型系统所导致的误差、CAD模型转化为STL标准格式所导致的误差、材料收缩所引起的误差和工艺参数所引起的误差。其次,研究了FDM成型过程温度场的有限元模拟。先利用APDL语言结合生死单元法建立了FDM成型过程温度场分析模型,模拟得出了FDM成型过程某一时刻、不同时刻温度场特征以及FDM成型过程不同节点温度变化情况和不同填充路径的温度场分析,为FDM成型的工艺过程提供了一定的参考。再次,研究了FDM成型过程应力应变场的有限元模拟。将FDM成型过程中对温度场分析的结果作为应力应变场有限元模拟分析的初始条件,从而得出了同一种扫描填充路径下和不同扫描填充路径下的应力场分析结果以及不同扫描填充路径下应变场模...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
StratasysJ7503D打印机
其造型速度是原来的 5 倍。为了解决小型、复杂孔洞中的支撑很难去除的问题，该公司在 1999 年又开发出了水溶性支撑材料，并将之应 FDM-3000 上[8]。当前该公司的主要产品有：办公室用的 FDM Vantage 系品以及在 Vantage 系列基础上开发出的能够应用更多可成型材料的 FDitan 系列产品，另外还有成型空间更大且成型速度更快的 FDM Maxum 系列等。2016 年，该公司推出了 Stratasys J750 3D 打印机如图 1-1 所示，赋予者更丰富的色彩及材料选择——超过 360,000 种不同的色彩和多种材料，从刚性到柔性，从不透明到透明，应有尽有。Makerbot 公司是 Stratasys 公司旗下的全球领先的生产桌面级 3D 打印机司，其旗下最新生产的 MakerBot Replicator mini+集成了所有 MakerBot 标模块，包括机载摄像头模块，WiFi 模块，USB 连接模块等，相较于前akerBot Replicator mini 其打印速度提升了 10%，打印体积增加了 28%，最印成型件尺寸为 295m m 349m m 381mm,观察和操控打印机只需要通过手装 MakerBot Mobile 应用软件即可随时控制和观察打印机，产品如图 1-2 。
图 1-3 FDM 3D 打印机 P1552.2 FDM 成型设备国内发展现状目前中国 3D 打印产业中 95%的企业都是做设备和材料的企业，虽然缺用和解决方案[9]，但在中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持的国专题讲座中指出，为推动中国制造由大变强，培育中国制造竞争新优势，经济中高速增长，迈向中高端水平，要加快发展先进制造与 3D 打印事业前国内主要的进入应用领域的品牌有：太尔时代的 UP Plus 2 是 UP 系列的准专业级型号，是世界上最受欢迎的级 3D 打印机，该机型成型尺寸为140m m 1 40m m 1 35mm,机型的打印精度到了 0.15mm,采用开放式的机身设计，方便使用，机体小巧因而不会占用的空间，且机身为全金属结构，配合高质量的线性导轨，精度和可靠性均美工业机。UP Plus 2 具有平台自动调节和自动设置喷头高度的功能，使得机校准变得轻松简单。确保了打印效果和可靠性。如图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多物理场耦合的高温FDM喷嘴热—应力仿真分析[J]. 胡镔,胡万里,史长春,陶孟仑,单斌,陈定方. 南昌工程学院学报. 2016(04)
[2]熔融沉积(FDM)3D打印工艺参数优化设计研究[J]. 韩江,王益康,田晓青,江本赤,夏链. 制造技术与机床. 2016(06)
[3]3D打印的路径规划研究综述[J]. 侯章浩,乌日开西·艾依提. 机床与液压. 2016(05)
[4]遗传算法原理在机械工程中的应用[J]. 郑旭浩. 中国高新技术企业. 2014(34)
[5]Material parameter modeling and solution technique using birth–death element for notched metallic panel repaired with bonded composite patch[J]. Tong Lei,Li Shiqiu,Xiong Junjiang. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(02)
[6]增材制造(3D打印)技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[7]增材制造:实现宏微结构一体化制造[J]. 李涤尘,贺健康,田小永,刘亚雄,张安峰,连芩,靳忠民,卢秉恒. 机械工程学报. 2013(06)
[8]基于BP神经网络的泥石流平均流速预测[J]. 徐黎明,王清,陈剑平,潘玉珍. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(01)
[9]遗传算法研究进展[J]. 马永杰,云文霞. 计算机应用研究. 2012(04)
[10]PLA热性能参数的研究[J]. 张来,张文霞,蔡广楠,付晓蓉. 塑料工业. 2012(01)
博士论文
[1]熔融沉积成型有限元模拟与工艺优化研究[D]. 纪良波.南昌大学 2011
硕士论文
[1]FDM成型性能的影响因素分析及试验研究[D]. 孟陈力.哈尔滨理工大学 2017
[2]基于ANSYS模拟的熔融沉积快速成型精度研究[D]. 戴岳.内蒙古科技大学 2015
[3]FDM快速成型机温度场及应力场的数值模拟仿真[D]. 高金岭.哈尔滨工业大学 2014
[4]熔融沉积快速成型精度研究及其成型过程数值模拟[D]. 倪荣华.山东大学 2013
[5]遗传算法的研究与应用[D]. 王银年.江南大学 2009
本文编号：2895317
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
StratasysJ7503D打印机
其造型速度是原来的 5 倍。为了解决小型、复杂孔洞中的支撑很难去除的问题，该公司在 1999 年又开发出了水溶性支撑材料，并将之应 FDM-3000 上[8]。当前该公司的主要产品有：办公室用的 FDM Vantage 系品以及在 Vantage 系列基础上开发出的能够应用更多可成型材料的 FDitan 系列产品，另外还有成型空间更大且成型速度更快的 FDM Maxum 系列等。2016 年，该公司推出了 Stratasys J750 3D 打印机如图 1-1 所示，赋予者更丰富的色彩及材料选择——超过 360,000 种不同的色彩和多种材料，从刚性到柔性，从不透明到透明，应有尽有。Makerbot 公司是 Stratasys 公司旗下的全球领先的生产桌面级 3D 打印机司，其旗下最新生产的 MakerBot Replicator mini+集成了所有 MakerBot 标模块，包括机载摄像头模块，WiFi 模块，USB 连接模块等，相较于前akerBot Replicator mini 其打印速度提升了 10%，打印体积增加了 28%，最印成型件尺寸为 295m m 349m m 381mm,观察和操控打印机只需要通过手装 MakerBot Mobile 应用软件即可随时控制和观察打印机，产品如图 1-2 。
图 1-3 FDM 3D 打印机 P1552.2 FDM 成型设备国内发展现状目前中国 3D 打印产业中 95%的企业都是做设备和材料的企业，虽然缺用和解决方案[9]，但在中共中央政治局常委、国务院总理李克强主持的国专题讲座中指出，为推动中国制造由大变强，培育中国制造竞争新优势，经济中高速增长，迈向中高端水平，要加快发展先进制造与 3D 打印事业前国内主要的进入应用领域的品牌有：太尔时代的 UP Plus 2 是 UP 系列的准专业级型号，是世界上最受欢迎的级 3D 打印机，该机型成型尺寸为140m m 1 40m m 1 35mm,机型的打印精度到了 0.15mm,采用开放式的机身设计，方便使用，机体小巧因而不会占用的空间，且机身为全金属结构，配合高质量的线性导轨，精度和可靠性均美工业机。UP Plus 2 具有平台自动调节和自动设置喷头高度的功能，使得机校准变得轻松简单。确保了打印效果和可靠性。如图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多物理场耦合的高温FDM喷嘴热—应力仿真分析[J]. 胡镔,胡万里,史长春,陶孟仑,单斌,陈定方. 南昌工程学院学报. 2016(04)
[2]熔融沉积(FDM)3D打印工艺参数优化设计研究[J]. 韩江,王益康,田晓青,江本赤,夏链. 制造技术与机床. 2016(06)
[3]3D打印的路径规划研究综述[J]. 侯章浩,乌日开西·艾依提. 机床与液压. 2016(05)
[4]遗传算法原理在机械工程中的应用[J]. 郑旭浩. 中国高新技术企业. 2014(34)
[5]Material parameter modeling and solution technique using birth–death element for notched metallic panel repaired with bonded composite patch[J]. Tong Lei,Li Shiqiu,Xiong Junjiang. Chinese Journal of Aeronautics. 2014(02)
[6]增材制造(3D打印)技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[7]增材制造:实现宏微结构一体化制造[J]. 李涤尘,贺健康,田小永,刘亚雄,张安峰,连芩,靳忠民,卢秉恒. 机械工程学报. 2013(06)
[8]基于BP神经网络的泥石流平均流速预测[J]. 徐黎明,王清,陈剑平,潘玉珍. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(01)
[9]遗传算法研究进展[J]. 马永杰,云文霞. 计算机应用研究. 2012(04)
[10]PLA热性能参数的研究[J]. 张来,张文霞,蔡广楠,付晓蓉. 塑料工业. 2012(01)
博士论文
[1]熔融沉积成型有限元模拟与工艺优化研究[D]. 纪良波.南昌大学 2011
硕士论文
[1]FDM成型性能的影响因素分析及试验研究[D]. 孟陈力.哈尔滨理工大学 2017
[2]基于ANSYS模拟的熔融沉积快速成型精度研究[D]. 戴岳.内蒙古科技大学 2015
[3]FDM快速成型机温度场及应力场的数值模拟仿真[D]. 高金岭.哈尔滨工业大学 2014
[4]熔融沉积快速成型精度研究及其成型过程数值模拟[D]. 倪荣华.山东大学 2013
[5]遗传算法的研究与应用[D]. 王银年.江南大学 2009
本文编号：2895317
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