增材制造技術(shù)作為一種新的制造方式,可實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的小批量和個性化加工成型。高固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)的陶瓷材料在增材制造過程中,存在著生產(chǎn)工藝可靠性差和陶瓷制品良品率不高的問題,限制了增材制造在陶瓷材料領(lǐng)域的規(guī)�；瘧�(yīng)用。據(jù)此,以增材制造為基礎(chǔ),進(jìn)行了陶瓷無模直寫增材設(shè)備的研究與應(yīng)用,借助計算機(jī)輔助設(shè)計的手段,實(shí)現(xiàn)了陶瓷材料在無需模具情況下,即可完成陶瓷材料的定制化加工成型。首先,分析了現(xiàn)有增材制造領(lǐng)域陶瓷材料的成型方式,采用陶瓷無模直寫成型技術(shù)方案。考慮到陶瓷無模直寫增材設(shè)備的應(yīng)用場景,設(shè)計了模塊化的XYZ運(yùn)動平臺。針對高固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)陶瓷漿料成型難的問題,開發(fā)出氣壓與螺桿擠出的復(fù)合型擠出機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了陶瓷材料的穩(wěn)定可控擠出。然后,針對陶瓷無模直寫的特點(diǎn),提出了基于掃掠曲線的陶瓷無模直寫模型建模方法。通過采集鼠標(biāo)輸入曲線的方式,得到了輪廓線和掃掠線,結(jié)合算數(shù)平均濾波算法和自相交檢測算法,用戶只需輸入三條曲線即可完成多自由度的打印模型建模。最后,根據(jù)生成的陶瓷無模直寫模型,直接生成陶瓷無模直寫的打印路徑。同時,提出了高度差約束的干涉碰撞檢測算法和自適應(yīng)傾角流量控制擠出算法。本研究開發(fā)出了建模和打印一體化... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－ｌＣＥＲＡＭＢＯＴＰｒｏ桌面級陶瓷打印機(jī)和打印作品??盡管增材制造技術(shù)以及打印材料己經(jīng)得到飛速發(fā)展，但用于増材制造的建模??

ｉｔｉｉ交檢測?建??Ｌ??：?￣１?ｉ?■＇?—Ｉ?＇?模???１?１?＃??陶澆模Ｍｉｌ立?＾??，?ｉ?５??｜打印路徑生成規(guī)劃｜?＊—???ｒｚｚｚｒｚｚｚｉ??打???？???１?１?印??自迠悶傾角擠出．？？：法?遵々約也碰摘黨法?路??；?／￣７??■…「?￣：?＝???－??ｔｅ??打印文件ｙ＝出?ｇ???１?＾算??打印文驗(yàn)?法?????ｆ???圖１－２論文研宄體系??本論文的主要研究內(nèi)容包括：??（１）陶瓷無模直寫增材設(shè)備研發(fā)??依據(jù)陶瓷成型方式的特點(diǎn)，開發(fā)出了面向高固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)的陶瓷無模直寫成??型設(shè)備。該樣機(jī)由三軸運(yùn)動框架和擠出打印噴頭組成，運(yùn)動框架采用模塊化進(jìn)行??開發(fā)設(shè)計，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從材料本身固有屬性出發(fā)，分析了陶瓷漿料的??流變特性，并據(jù)此確定了陶瓷無模直寫增材設(shè)備擠出噴頭的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使其滿足??陶瓷無模直寫成型需求，最終通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。??（２）基于掃掠曲線的建模打印一體化陶瓷無模直寫成型應(yīng)用研宄??本文利用掃掠曲線作為建模工具，在考慮打印約束的情況下連接了建模和打??印過程，將用戶的設(shè)計意圖直接轉(zhuǎn)換為陶瓷無模直寫的打印文件。針對陶瓷無模??９??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??「——丨「—一丨「—福涵＂一丨??！卜隹藤｜！?！?｜嵌硬々牛式｜！?！?｜新拆｜！??？???Ｉ?？？???｜?？！???｜??Ｉ路徑規(guī)劃Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ噴頭模塊丨??Ｉ?Ｉ?Ｉ??；???｜?１?｜?！??」??圖２－１陶瓷無模直寫增材設(shè)備平臺??陶瓷無模直寫的機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，共同決定了陶瓷無模直寫設(shè)備的性能。??結(jié)合陶瓷無模直寫設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用場景，設(shè)備應(yīng)滿足表２－１的技術(shù)指標(biāo)。???表２－１陶瓷無模直寫設(shè)備技術(shù)指標(biāo)????指標(biāo)?參數(shù)?指標(biāo)?參數(shù)???技術(shù)原理?ＤＩＷ?噴嘴?０？?６－２ｍｍ??打印材料?陶陶瓷材?打印精度?０．１ｍｍ??料??成型空間?ｌＯＯｘｌＯＯｘ?１００ｍｍ?打印速度?３０ｍｍ／ｓ??２．２陶瓷無模直寫増材設(shè)備機(jī)械系統(tǒng)??機(jī)械系統(tǒng)是陶瓷無模直寫增材設(shè)備的關(guān)鍵，一個穩(wěn)定的機(jī)械系統(tǒng)才能為后續(xù)??操作提供可靠地硬件支撐。本文的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用ＸＹＺ笛卡爾坐標(biāo)系的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，??由于打印的材料為陶瓷漿料，而陶瓷漿料為非牛頓流體，考慮到非牛頓流體的流??變特性，容易坍塌，同時還具備一定程度的剪切變稀的特性，選擇讓打印平臺只??做Ｙ軸方向運(yùn)動，將噴頭固定在ＸＺ的運(yùn)行框架上，讓打印擠出頭只在ＸＺ平面??內(nèi)運(yùn)動。這樣可在一定程度上確保打印完成部分模型的穩(wěn)定性，同時還可以保證??打印平臺運(yùn)行的穩(wěn)定性。??ＸＹＺ三軸運(yùn)行平臺的精度是決定陶瓷無模直寫成型精度的關(guān)鍵因素之一。實(shí)??現(xiàn)平臺運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)有多種方案，常見的有導(dǎo)軌－同步帶、導(dǎo)軌－絲桿等。導(dǎo)軌??－絲桿的傳動方案相較于其他的傳動方式

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]3D打印活性陶瓷骨修復(fù)支架研究[D]. 邵惠鋒.浙江大學(xué) 2017
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碩士論文
[1]基于草圖的三維建模系統(tǒng)綜述[D]. 丁超.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]粘度和間隙對精密螺桿泵點(diǎn)膠膠量影響規(guī)律研究[D]. 江朋.中南大學(xué) 2008



本文編號：3268856