基于FDM三维打印技术的工艺优化研究
发布时间：2021-10-05 09:31
FDM三维打印技术由于其成本低、应用广等优势,受到越来越多的研究人员的青睐。不同的工艺参数会激发FDM三维打印设备不同的工作性能,最终打印成型零件的性能也会存在差异。本文以自主设计的开源FDM三维打印设备为基础,通过大量的试验及分析,研究了不同工艺参数下的成型效果,简洁且有效提高了FDM三维打印成型件的成型精度和部分力学性能。主要研究工作内容如下:（1）对现有FDM三维打印设备主要的误差来源进行了总结及分析。按照FDM三维打印技术的工艺链,详细的分析了在打印设备的安装与维护、数据的传输与处理、零件打印加工、零件后处理中可能会引起误差的因素,并对可控因素提出了相应的改进方法。为后续开源FDM三维打印设备的制作、优化试验的进行提供了理论支撑。（2）完成了开源FDM三维打印设备的设计与搭建,主要包括外框架、XYZ轴传动装置等机械结构的设计与安装;硬件电路的部分模块设计;控制固件的配置与烧录。在安装调试后用于试验设计件的打印。（3）对分层厚度、填充速度、填充率设计正交试验,利用FDM三维打印设备的开源特性完成上述三种工艺参数的配置并打印出试验件。通过试验结果分析得出成型零件在水平、竖直方向上的...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维打印系统的主要构成
大量的曲线轮廓，CAD 软件供应商提供的曲面细分算法也不够完整，这样就会使得 STL 文件产生多边形近似模型，出现局部三角形面片缺损、退化、重叠等情况，从而影响了整体精度，因此在转化的过程中难以可靠的生成面片模型。在常用的三维建模软件中例如 SoildWorks、Catia、ProE 等在将模型转化为 ST文件格式时，虽然难以通过修改算法的方法来消除误差，但可以通过设置软件中的参数来调整精度。在 Soildworks 中点击“另存为”—“选择 STL 格式”—“选项”即可进入参数修改界面，以圆柱体为例，按表 2.1 中的参数三角化效果如图 2.2 所示。表 2.1 三角化参数表Tab 2.1 Triangulation parameter table误差/mm 角度/o三角面片数 文件大小/B0.03647016 30 152 76840.00430034 15 528 264840.00216724 0.5 2880 144084
第二章 FDM 三维打印精度影响因素分析切片的基本原理是：将水平的二维平面切入片与该二维平面之间的关系，连接所有其之的层片轮廓，对三维模型的每层进行上述切文件[36]。理论上平面是没有厚度的，但在实，必须设定好打印设备能够实现的分层层厚行依次打印。由于相邻层片之间成型顺序存一致，这也就导致了成型零件表面精度的丢 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单片机控制步进电机研究[J]. 黄兆波,李姿. 南方农机. 2019(04)
[2]用于FDM的蒙脱土改性PC/ABS合金丝材的性能[J]. 尹远,汪艳,陈亚武,冯丽. 塑料工业. 2019(02)
[3]熔融沉积成形快速成形机加热构建平台的温度场分析及优化[J]. 吕宁,郑健,赵欣,徐薇. 中国机械工程. 2019(01)
[4]FDM大型3D打印机的制作与工艺分析[J]. 刘晓军,迟百宏,焦志伟,杨卫民. 机械设计与制造. 2018(11)
[5]熔融沉积丝截面模型及轮廓偏置算法研究[J]. 周朕,刘凯,王扬威. 机械设计与制造. 2018(11)
[6]FDM工艺的散热机构的改善[J]. 王占礼,张洋,任元,高山山. 机械设计与制造. 2018(10)
[7]FDM技术中加热底板样式对翘曲变形的影响研究[J]. 聂明争,范勤,王雄,李知存. 工程设计学报. 2018(04)
[8]FDM 3D打印机喷头温度场分析与结构优化[J]. 朱黎立,周敏,高强,段现银. 组合机床与自动化加工技术. 2018(08)
[9]牙科,中国3D打印在这里落地[J]. 崔立勇. 中国战略新兴产业. 2018(25)
[10]STL文件参数对熔融沉积成型过程的影响研究[J]. 许飞,黄筱调,袁鸿,陈勇,吴伟伟. 现代制造工程. 2018(06)
博士论文
[1]熔融沉积制造精度及快速模具制造技术的研究[D]. 邹国林.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]填充路径规划与支撑算法在3D打印中的研究与设计[D]. 吕鹏辉.太原理工大学 2018
[2]三维成型系统的四轴联动控制及双温度预测反馈研究[D]. 李晨.西安科技大学 2016
[3]3D打印的著作权问题研究[D]. 陶怡.上海交通大学 2015
[4]一种机器人化摇臂钻床的结构设计与分析[D]. 廖培旺.东北大学 2014
[5]面向智慧城市的行动不便人群智能感知与传输系统实现[D]. 吴磊.武汉理工大学 2014
[6]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
[7]基于ICT的STL三维重构技术研究与实现[D]. 胡亮.西南交通大学 2009
本文编号：3419470
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维打印系统的主要构成
大量的曲线轮廓，CAD 软件供应商提供的曲面细分算法也不够完整，这样就会使得 STL 文件产生多边形近似模型，出现局部三角形面片缺损、退化、重叠等情况，从而影响了整体精度，因此在转化的过程中难以可靠的生成面片模型。在常用的三维建模软件中例如 SoildWorks、Catia、ProE 等在将模型转化为 ST文件格式时，虽然难以通过修改算法的方法来消除误差，但可以通过设置软件中的参数来调整精度。在 Soildworks 中点击“另存为”—“选择 STL 格式”—“选项”即可进入参数修改界面，以圆柱体为例，按表 2.1 中的参数三角化效果如图 2.2 所示。表 2.1 三角化参数表Tab 2.1 Triangulation parameter table误差/mm 角度/o三角面片数 文件大小/B0.03647016 30 152 76840.00430034 15 528 264840.00216724 0.5 2880 144084
第二章 FDM 三维打印精度影响因素分析切片的基本原理是：将水平的二维平面切入片与该二维平面之间的关系，连接所有其之的层片轮廓，对三维模型的每层进行上述切文件[36]。理论上平面是没有厚度的，但在实，必须设定好打印设备能够实现的分层层厚行依次打印。由于相邻层片之间成型顺序存一致，这也就导致了成型零件表面精度的丢 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]单片机控制步进电机研究[J]. 黄兆波,李姿. 南方农机. 2019(04)
[2]用于FDM的蒙脱土改性PC/ABS合金丝材的性能[J]. 尹远,汪艳,陈亚武,冯丽. 塑料工业. 2019(02)
[3]熔融沉积成形快速成形机加热构建平台的温度场分析及优化[J]. 吕宁,郑健,赵欣,徐薇. 中国机械工程. 2019(01)
[4]FDM大型3D打印机的制作与工艺分析[J]. 刘晓军,迟百宏,焦志伟,杨卫民. 机械设计与制造. 2018(11)
[5]熔融沉积丝截面模型及轮廓偏置算法研究[J]. 周朕,刘凯,王扬威. 机械设计与制造. 2018(11)
[6]FDM工艺的散热机构的改善[J]. 王占礼,张洋,任元,高山山. 机械设计与制造. 2018(10)
[7]FDM技术中加热底板样式对翘曲变形的影响研究[J]. 聂明争,范勤,王雄,李知存. 工程设计学报. 2018(04)
[8]FDM 3D打印机喷头温度场分析与结构优化[J]. 朱黎立,周敏,高强,段现银. 组合机床与自动化加工技术. 2018(08)
[9]牙科,中国3D打印在这里落地[J]. 崔立勇. 中国战略新兴产业. 2018(25)
[10]STL文件参数对熔融沉积成型过程的影响研究[J]. 许飞,黄筱调,袁鸿,陈勇,吴伟伟. 现代制造工程. 2018(06)
博士论文
[1]熔融沉积制造精度及快速模具制造技术的研究[D]. 邹国林.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]填充路径规划与支撑算法在3D打印中的研究与设计[D]. 吕鹏辉.太原理工大学 2018
[2]三维成型系统的四轴联动控制及双温度预测反馈研究[D]. 李晨.西安科技大学 2016
[3]3D打印的著作权问题研究[D]. 陶怡.上海交通大学 2015
[4]一种机器人化摇臂钻床的结构设计与分析[D]. 廖培旺.东北大学 2014
[5]面向智慧城市的行动不便人群智能感知与传输系统实现[D]. 吴磊.武汉理工大学 2014
[6]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
[7]基于ICT的STL三维重构技术研究与实现[D]. 胡亮.西南交通大学 2009
本文编号：3419470
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