本文選題：3D打印技術(shù) + FDM成型技術(shù)��； 參考：《蘭州理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：3D打印技術(shù)經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越多的被應(yīng)用到生產(chǎn)制造領(lǐng)域,3D打印技術(shù)以“增材制造”技術(shù)為原理,突破了傳統(tǒng)制造技術(shù)的許多限制,在復(fù)雜零件、快速模具制作、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方面有著傳統(tǒng)制造技術(shù)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),尤其在模具開(kāi)發(fā)與快速模具制作方面得到了廣泛應(yīng)用。熔融沉積快速成型技術(shù)(FDM)作為最基礎(chǔ)的3D打印技術(shù),目前已得到廣泛應(yīng)用,FDM成型技術(shù)可以將三維幾何模型快速、準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化為具有一定功能的原型件。本課題以FDM成型技術(shù)為基礎(chǔ),并以低熔點(diǎn)金屬材料為打印材料,制作具有一定精度且可用于熔模鑄造的低熔點(diǎn)金屬牙齒模型。重點(diǎn)對(duì)低熔點(diǎn)金屬材料打印方法、成型過(guò)程中絲材的受力分析、噴頭溫度場(chǎng)分布情況、噴頭出口壓強(qiáng)分布情況、低熔點(diǎn)金屬牙模制備方案和牙模成型質(zhì)量進(jìn)行了相關(guān)分析與研究。本文首先從理論上分析了FDM成型技術(shù)的供絲與出絲過(guò)程,在此基礎(chǔ)上對(duì)打印過(guò)程中絲材的受力情況進(jìn)行了理論分析,得出進(jìn)給力與擠出阻力的數(shù)學(xué)模型;同時(shí)分析了溫度對(duì)絲材受力情況的影響機(jī)理,得出有溫度場(chǎng)影響時(shí)進(jìn)給力與擠出阻力的數(shù)學(xué)模型。并通過(guò)ANSYS Workbench有限元分析軟件對(duì)打印過(guò)程中噴頭溫度場(chǎng)分布情況、噴頭出口處壓強(qiáng)分布情況做了仿真研究,計(jì)算得到具體的進(jìn)給力與擠出阻力。通過(guò)相關(guān)分析與計(jì)算,得出低熔點(diǎn)金屬材料打印溫度的確立方法。其次,對(duì)幾何模型格式轉(zhuǎn)換誤差、分層誤差、成型系統(tǒng)誤差、材料收縮率導(dǎo)致的誤差、噴頭部分導(dǎo)致的誤差以及后處理誤差等因素的形成機(jī)制與相關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行了分析,并提出通過(guò)減小STL弦高及分層厚度、選用低收縮率絲材、合理選擇噴頭溫度以及合理匹配出絲速度與填充速度等來(lái)提高牙模成型質(zhì)量。最后,對(duì)打印過(guò)程中的重點(diǎn)參數(shù)設(shè)置方案進(jìn)行了相關(guān)分析,主要包括分層厚度的設(shè)置、打印溫度的設(shè)置、擠出速度與填充速度的設(shè)置以及輪廓補(bǔ)償設(shè)置等。通過(guò)三維設(shè)計(jì)軟件建立牙齒模型并進(jìn)行分層處理,最終以低熔點(diǎn)金屬絲材為打印材料,通過(guò)FDM成型技術(shù)制得低熔點(diǎn)金屬牙齒模型,并對(duì)不同打印溫度與分層厚度下的成型質(zhì)量進(jìn)行了對(duì)比分析和評(píng)價(jià)。
[Abstract]:Through the development of 3D printing technology in recent years, 3D printing technology has been applied more and more in the field of production and manufacturing. The principle of 3D printing technology is "material increasing manufacture" technology, which breaks through many limitations of traditional manufacturing technology and makes complex parts and rapid die making. Innovative design has unparalleled advantages in traditional manufacturing technology, especially in mould development and rapid mold making. As the most basic 3D printing technology, the fused deposition Rapid Prototyping (FDM) technology has been widely used to transform 3D geometric models into prototypes with certain functions. Based on FDM technology and low melting point metal material, a low melting point metal tooth model with certain precision and can be used in investment casting is made. Focusing on the printing method of low melting point metal material, the stress analysis of wire during forming, the distribution of spray head temperature field, the distribution of nozzle outlet pressure, The preparation of low melting metal molds and the quality of molds were analyzed and studied. In this paper, firstly, the feeding and drawing process of FDM forming technology is analyzed theoretically. Based on this, the force of wire in printing process is analyzed theoretically, and the mathematical model of feed force and extrusion resistance is obtained. At the same time, the influence mechanism of temperature on the stress of wire is analyzed, and the mathematical model of feed force and extrusion resistance under the influence of temperature field is obtained. Through ANSYS Workbench finite element analysis software, the distribution of nozzle temperature field and the pressure distribution at nozzle outlet are simulated, and the specific feed force and extrusion resistance are calculated. Through correlation analysis and calculation, the method of determining the printing temperature of low melting point metal material is obtained. Secondly, the formation mechanism and calculation methods of geometric model format conversion error, layering error, molding system error, material shrinkage error, nozzle part error and post-processing error are analyzed. It is proposed to improve the quality of tooth die by reducing STL chord height and delamination thickness, selecting low shrinkage silk material, reasonably selecting nozzle temperature and matching wire speed and filling speed. Finally, the key parameter setting scheme in the process of printing is analyzed, including the setting of layer thickness, the setting of printing temperature, the setting of extrusion speed and filling speed, and the setting of contour compensation. The tooth model was built by 3D design software, and the low melting point metal wire was used as printing material, and the low melting point metal tooth model was made by FDM technology. The molding quality under different printing temperature and delamination thickness is analyzed and evaluated.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG241

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1995255