FDM成型過程有限元模擬及工藝參數優(yōu)化研究
發(fā)布時間：2020-12-02 12:34
熔融沉積成型(FDM)技術是近幾十年發(fā)展起來的增材制造技術。由于其成型材料廣泛、成型設備價格低等優(yōu)點,已成為增材制造技術中一種非常有前景的工藝。但FDM工藝成型件精度較低,是制約著其進一步發(fā)展的關鍵因素。因而,本文從FDM工藝成型件工藝參數為出發(fā)點,以期得到工藝參數對成型件精度的影響。首先介紹了FDM成型的基本原理、成型的工藝特點以及工藝過程,隨后分析總結了影響FDM成型過程精度的因素,主要有成型系統(tǒng)所導致的誤差、CAD模型轉化為STL標準格式所導致的誤差、材料收縮所引起的誤差和工藝參數所引起的誤差。其次,研究了FDM成型過程溫度場的有限元模擬。先利用APDL語言結合生死單元法建立了FDM成型過程溫度場分析模型,模擬得出了FDM成型過程某一時刻、不同時刻溫度場特征以及FDM成型過程不同節(jié)點溫度變化情況和不同填充路徑的溫度場分析,為FDM成型的工藝過程提供了一定的參考。再次,研究了FDM成型過程應力應變場的有限元模擬。將FDM成型過程中對溫度場分析的結果作為應力應變場有限元模擬分析的初始條件,從而得出了同一種掃描填充路徑下和不同掃描填充路徑下的應力場分析結果以及不同掃描填充路徑下應變場模...
【文章來源】：華北電力大學河北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
StratasysJ7503D打印機
其造型速度是原來的 5 倍。為了解決小型、復雜孔洞中的支撐很難去除的問題，該公司在 1999 年又開發(fā)出了水溶性支撐材料，并將之應 FDM-3000 上[8]。當前該公司的主要產品有：辦公室用的 FDM Vantage 系品以及在 Vantage 系列基礎上開發(fā)出的能夠應用更多可成型材料的 FDitan 系列產品，另外還有成型空間更大且成型速度更快的 FDM Maxum 系列等。2016 年，該公司推出了 Stratasys J750 3D 打印機如圖 1-1 所示，賦予者更豐富的色彩及材料選擇——超過 360,000 種不同的色彩和多種材料，從剛性到柔性，從不透明到透明，應有盡有。Makerbot 公司是 Stratasys 公司旗下的全球領先的生產桌面級 3D 打印機司，其旗下最新生產的 MakerBot Replicator mini+集成了所有 MakerBot 標模塊，包括機載攝像頭模塊，WiFi 模塊，USB 連接模塊等，相較于前akerBot Replicator mini 其打印速度提升了 10%，打印體積增加了 28%，最印成型件尺寸為 295m m 349m m 381mm,觀察和操控打印機只需要通過手裝 MakerBot Mobile 應用軟件即可隨時控制和觀察打印機，產品如圖 1-2 。
圖 1-3 FDM 3D 打印機 P1552.2 FDM 成型設備國內發(fā)展現狀目前中國 3D 打印產業(yè)中 95%的企業(yè)都是做設備和材料的企業(yè)，雖然缺用和解決方案[9]，但在中共中央政治局常委、國務院總理李克強主持的國專題講座中指出，為推動中國制造由大變強，培育中國制造競爭新優(yōu)勢，經濟中高速增長，邁向中高端水平，要加快發(fā)展先進制造與 3D 打印事業(yè)前國內主要的進入應用領域的品牌有：太爾時代的 UP Plus 2 是 UP 系列的準專業(yè)級型號，是世界上最受歡迎的級 3D 打印機，該機型成型尺寸為140m m 1 40m m 1 35mm,機型的打印精度到了 0.15mm,采用開放式的機身設計，方便使用，機體小巧因而不會占用的空間，且機身為全金屬結構，配合高質量的線性導軌，精度和可靠性均美工業(yè)機。UP Plus 2 具有平臺自動調節(jié)和自動設置噴頭高度的功能，使得機校準變得輕松簡單。確保了打印效果和可靠性。如圖 1-4 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多物理場耦合的高溫FDM噴嘴熱—應力仿真分析[J]. 胡鑌,胡萬里,史長春,陶孟侖,單斌,陳定方. 南昌工程學院學報. 2016(04)
[2]熔融沉積(FDM)3D打印工藝參數優(yōu)化設計研究[J]. 韓江,王益康,田曉青,江本赤,夏鏈. 制造技術與機床. 2016(06)
[3]3D打印的路徑規(guī)劃研究綜述[J]. 侯章浩,烏日開西·艾依提. 機床與液壓. 2016(05)
[4]遺傳算法原理在機械工程中的應用[J]. 鄭旭浩. 中國高新技術企業(yè). 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)技術發(fā)展[J]. 盧秉恒,李滌塵. 機械制造與自動化. 2013(04)
[7]增材制造:實現宏微結構一體化制造[J]. 李滌塵,賀健康,田小永,劉亞雄,張安峰,連芩,靳忠民,盧秉恒. 機械工程學報. 2013(06)
[8]基于BP神經網絡的泥石流平均流速預測[J]. 徐黎明,王清,陳劍平,潘玉珍. 吉林大學學報(地球科學版). 2013(01)
[9]遺傳算法研究進展[J]. 馬永杰,云文霞. 計算機應用研究. 2012(04)
[10]PLA熱性能參數的研究[J]. 張來,張文霞,蔡廣楠,付曉蓉. 塑料工業(yè). 2012(01)
博士論文
[1]熔融沉積成型有限元模擬與工藝優(yōu)化研究[D]. 紀良波.南昌大學 2011
碩士論文
[1]FDM成型性能的影響因素分析及試驗研究[D]. 孟陳力.哈爾濱理工大學 2017
[2]基于ANSYS模擬的熔融沉積快速成型精度研究[D]. 戴岳.內蒙古科技大學 2015
[3]FDM快速成型機溫度場及應力場的數值模擬仿真[D]. 高金嶺.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[4]熔融沉積快速成型精度研究及其成型過程數值模擬[D]. 倪榮華.山東大學 2013
[5]遺傳算法的研究與應用[D]. 王銀年.江南大學 2009
本文編號：2895317
【文章來源】：華北電力大學河北省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
StratasysJ7503D打印機
其造型速度是原來的 5 倍。為了解決小型、復雜孔洞中的支撐很難去除的問題，該公司在 1999 年又開發(fā)出了水溶性支撐材料，并將之應 FDM-3000 上[8]。當前該公司的主要產品有：辦公室用的 FDM Vantage 系品以及在 Vantage 系列基礎上開發(fā)出的能夠應用更多可成型材料的 FDitan 系列產品，另外還有成型空間更大且成型速度更快的 FDM Maxum 系列等。2016 年，該公司推出了 Stratasys J750 3D 打印機如圖 1-1 所示，賦予者更豐富的色彩及材料選擇——超過 360,000 種不同的色彩和多種材料，從剛性到柔性，從不透明到透明，應有盡有。Makerbot 公司是 Stratasys 公司旗下的全球領先的生產桌面級 3D 打印機司，其旗下最新生產的 MakerBot Replicator mini+集成了所有 MakerBot 標模塊，包括機載攝像頭模塊，WiFi 模塊，USB 連接模塊等，相較于前akerBot Replicator mini 其打印速度提升了 10%，打印體積增加了 28%，最印成型件尺寸為 295m m 349m m 381mm,觀察和操控打印機只需要通過手裝 MakerBot Mobile 應用軟件即可隨時控制和觀察打印機，產品如圖 1-2 。
圖 1-3 FDM 3D 打印機 P1552.2 FDM 成型設備國內發(fā)展現狀目前中國 3D 打印產業(yè)中 95%的企業(yè)都是做設備和材料的企業(yè)，雖然缺用和解決方案[9]，但在中共中央政治局常委、國務院總理李克強主持的國專題講座中指出，為推動中國制造由大變強，培育中國制造競爭新優(yōu)勢，經濟中高速增長，邁向中高端水平，要加快發(fā)展先進制造與 3D 打印事業(yè)前國內主要的進入應用領域的品牌有：太爾時代的 UP Plus 2 是 UP 系列的準專業(yè)級型號，是世界上最受歡迎的級 3D 打印機，該機型成型尺寸為140m m 1 40m m 1 35mm,機型的打印精度到了 0.15mm,采用開放式的機身設計，方便使用，機體小巧因而不會占用的空間，且機身為全金屬結構，配合高質量的線性導軌，精度和可靠性均美工業(yè)機。UP Plus 2 具有平臺自動調節(jié)和自動設置噴頭高度的功能，使得機校準變得輕松簡單。確保了打印效果和可靠性。如圖 1-4 所示。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于多物理場耦合的高溫FDM噴嘴熱—應力仿真分析[J]. 胡鑌,胡萬里,史長春,陶孟侖,單斌,陳定方. 南昌工程學院學報. 2016(04)
[2]熔融沉積(FDM)3D打印工藝參數優(yōu)化設計研究[J]. 韓江,王益康,田曉青,江本赤,夏鏈. 制造技術與機床. 2016(06)
[3]3D打印的路徑規(guī)劃研究綜述[J]. 侯章浩,烏日開西·艾依提. 機床與液壓. 2016(05)
[4]遺傳算法原理在機械工程中的應用[J]. 鄭旭浩. 中國高新技術企業(yè). 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)技術發(fā)展[J]. 盧秉恒,李滌塵. 機械制造與自動化. 2013(04)
[7]增材制造:實現宏微結構一體化制造[J]. 李滌塵,賀健康,田小永,劉亞雄,張安峰,連芩,靳忠民,盧秉恒. 機械工程學報. 2013(06)
[8]基于BP神經網絡的泥石流平均流速預測[J]. 徐黎明,王清,陳劍平,潘玉珍. 吉林大學學報(地球科學版). 2013(01)
[9]遺傳算法研究進展[J]. 馬永杰,云文霞. 計算機應用研究. 2012(04)
[10]PLA熱性能參數的研究[J]. 張來,張文霞,蔡廣楠,付曉蓉. 塑料工業(yè). 2012(01)
博士論文
[1]熔融沉積成型有限元模擬與工藝優(yōu)化研究[D]. 紀良波.南昌大學 2011
碩士論文
[1]FDM成型性能的影響因素分析及試驗研究[D]. 孟陳力.哈爾濱理工大學 2017
[2]基于ANSYS模擬的熔融沉積快速成型精度研究[D]. 戴岳.內蒙古科技大學 2015
[3]FDM快速成型機溫度場及應力場的數值模擬仿真[D]. 高金嶺.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[4]熔融沉積快速成型精度研究及其成型過程數值模擬[D]. 倪榮華.山東大學 2013
[5]遺傳算法的研究與應用[D]. 王銀年.江南大學 2009
本文編號：2895317
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