基于FDM三维打印平台的搭建及性能测试

发布时间：2021-05-15 04:16

　　3D打印也称为“增材制造”,是提升制造业竞争力的重要载体,其理论、技术发展在近二十年来备受学术界、产业界关注。本文通过分析总结国内外3D打印技术的发展现状,对比不同类型的3D打印机的性能特点。选择熔融沉积式（Fused Deposition Modeling,简称FDM）打印设备为研究对象,探讨了其打印性能。主要研究内容包括:根据FDM型3D打印机的工作原理,遵循轻简结构、降低成本的设计原则,在不影响打印性能的基础上,对整机的结构组成进行了优化设计;对系统完成数学和物理建模,利用有限元分析软件,对运动系统和承重部件进行了静力学仿真分析,并对传动部件进行了模态分析,评价所设计机械系统的合理性和可靠性,并予以适当的修改和调整。结合提升打印精度和塑件强度的要求,提出了同心包覆结构的打印机制,即设计“墨盒”装置。同时对喷嘴的结构进行优化,在颈部设计散热片,预防颈部堵塞。通过分析现有设备的不足,对加热装置进行优化设计和调整,将传统的铝块外部加热改为加热棒内部加热,并通过热力学仿真分析,评价其加热性能。利用有限元分析软件对喷嘴挤出机构进行建模仿真,并对设计方案进行评估,证明设计方案的可行性,并提出... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题的背景和研究意义
    1.2 3D打印技术研究现状及发展前景
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 发展前景与趋势
    1.3 立体成型打印方法的概述
        1.3.1 立体成型打印的特点
        1.3.2 主流3D打印方法分类
        1.3.3 其他打印手段
        1.3.4 熔体打印成型的特点
    1.4 课题主要研究内容
    1.5 本章小结
2 FDM型打印平台结构的优化设计
    2.1 熔融挤出式打印机总体设计
        2.1.1 FDM型3D打印工作原理
        2.1.2 FDM3D打印机构的组成
    2.2 整体结构的设计
        2.2.1 打印机框架设计
        2.2.2 打印平台的设计
        2.2.3 打印机运动系统
    2.3 送料系统的设计
    2.4 挤出机构的设计
        2.4.1 喷嘴的设计
        2.4.2 加热模块的设计
    2.5 本章小结
3 内置加热效果的仿真分析
    3.1 Workbench软件
    3.2 稳态热仿真
        3.2.1 理论分析
        3.2.2 仿真分析
    3.3 本章小结
4 机械结构性能的仿真分析
    4.1 静力学分析
        4.1.1 建模及网格划分
        4.1.2 边界条件
        4.1.3 仿真分析结果
    4.2 模态分析
        4.2.1 模型建立
        4.2.2 仿真结果分析
    4.3 本章小结
5 喷头的优化设计与仿真
    5.1 POLYFLOW软件
    5.2 喷头几何模型
    5.3 数学模型
    5.4 网格和边界条件
    5.5 仿真分析结果
    5.6 本章小结
6 自建平台打印效果的实验验证
    6.1 打印平台的硬件选取
    6.2 打印平台的软件设计
    6.3 打印机的自组装及调试
        6.3.1 硬件的调试
        6.3.2 软件的调试
        6.3.3 整机装配
    6.4 打印机性能测试
        6.4.1 打印精度测试
        6.4.2 塑件强度测试
        6.4.3 本研究的推广应用
    6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]塑成科技:专注国内3D打印材料研发及应用[J]. 丁雪.  新材料产业. 2019(03)
[2]3D打印技术与传统制造技术的分析与对比[J]. 纪海峰.  农机使用与维修. 2018(11)
[3]3D打印技术的发展和挑战[J]. 李勇,巴发海,许鹤君.  理化检验(物理分册). 2018(11)
[4]高度融合电机叶片泵的仿真分析[J]. 谢一兵,王守城,李志富,薛超旭.  液压与气动. 2018(10)
[5]工业级熔融沉积式3D打印材料研究[J]. 赵欣悦.  黑龙江科学. 2018(16)
[6]选择性激光烧结成型材料研究现状及展望[J]. 汪飞,李克,曹传亮,周泽全.  铸造技术. 2017(06)
[7]FDM技术制备高分子复合材料研究进展[J]. 孔甜甜,阚鑫禹,薛平,贾明印.  塑料工业. 2017(03)
[8]熔融沉积成型技术在药物制剂中的应用[J]. 柴旭煜,柴鸿宇,杨晶晶,陶涛.  中国医药工业杂志. 2016(12)
[9]国内增材制造（3D打印）技术发展现状与研究趋势[J]. 伏欣.  中国高新技术企业. 2016(24)
[10]3D打印材料应用和研究现状[J]. 王延庆,沈竞兴,吴海全.  航空材料学报. 2016(04)

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]熔融沉积成型3D打印中翘曲变形的仿真分析与状态识别方法研究[D]. 申玄伟.浙江大学 2018
[2]个人级桌面式3D打印机的研究[D]. 范锟.东华大学 2015
[3]基于3D打印的个性化定制平台交互设计研究[D]. 高弋涵.西南科技大学 2015
[4]基于FDM技术3D打印机的设计与研究[D]. 张自强.长春工业大学 2015
[5]小型3D打印技术研究[D]. 郭遵站.长春理工大学 2014
[6]FDM快速成型过程熔体及喷头的研究[D]. 黄江.内蒙古科技大学 2014
[7]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
[8]3D打印喷头的温度分析及控制策略研究[D]. 王柏通.湖南师范大学 2014
[9]步进电机的微机遥控系统的设计[D]. 孙立中.东北石油大学 2010
[10]熔融沉积快速成型精度及工艺研究[D]. 张媛.大连理工大学 2009



本文编号：3186931