【摘要】：近年來3D打印技術(shù)迅猛發(fā)展,FDM(Fused Deposition Modeling)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、零件加工和醫(yī)療技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用也愈加廣泛。國內(nèi)的FDM技術(shù)研究起步較晚,在打印機打印尺寸、精度和速度上仍存在一定的技術(shù)限制。針對這些限制,本文設(shè)計研制了一款超大尺寸雙線程并行FDM打印機,并對該打印機的動態(tài)特性和運動精度進行了研究,主要完成了以下幾個方面的工作:(1)進行了FDM打印機整機結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先,確定了打印機的設(shè)計方案,并將打印機劃分為五大功能模塊;然后,對這些功能模塊逐一進行設(shè)計,其中主要包括了噴頭模塊設(shè)計、XY軸模塊設(shè)計、工作平臺設(shè)計、Z軸模塊設(shè)計和機架模塊設(shè)計等;最后,對一些關(guān)鍵部件進行了靜力學(xué)分析,驗證了其承載能力達到設(shè)計要求。(2)進行了FDM打印機橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。首先根據(jù)橫梁的傳動形式,完成了橫梁的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計。為了提高橫梁的靜動態(tài)性能,利用Workbench對橫梁進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計,并建立了新的橫梁結(jié)構(gòu)。為了進一步減小橫梁質(zhì)量,以橫梁靜態(tài)變形和第一階固有頻率為約束條件,橫梁質(zhì)量為優(yōu)化目標,對橫梁進行了尺寸優(yōu)化,分析了各個尺寸參數(shù)對結(jié)果的影響,最終獲得橫梁最優(yōu)的結(jié)構(gòu)尺寸方案。(3)進行了FDM打印機橫梁部件的動態(tài)特性分析。首先,根據(jù)Hertz接觸理論,通過彈簧阻尼單元建立了導(dǎo)軌結(jié)合面和齒輪齒條接觸的等效模型,完成了結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析;然后,采用力錘激勵法完成了橫梁部件的模態(tài)試驗,驗證了有限元模型的準確性。最后,通過橫梁部件的諧響應(yīng)分析,得到其在各階固有頻率下的位移頻響曲線,驗證了橫梁部件動剛度滿足設(shè)計要求。(4)進行了FDM打印機剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)分析。首先,基于剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)理論,建立了FDM打印機的動力學(xué)模型;然后,基于Hertz接觸理論和Coulomb摩擦理論,確定了齒輪齒條的接觸參數(shù);同時通過加速度測試,獲得了關(guān)鍵測點的加速度時域、頻域信號,驗證了動力學(xué)模型參數(shù)設(shè)置的正確性;最后,通過分析仿真結(jié)果,得到了打印機的運動精度,驗證了打印機的運動精度符合設(shè)計要求。本文不僅完成了超大尺寸雙線程并行FDM打印機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,而且通過仿真和實驗相結(jié)合的方法,分析并驗證了該打印機的性能滿足設(shè)計要求,對超大尺寸FDM打印機的國產(chǎn)化開發(fā)與研究具有十分重要的意義。
【圖文】：

1-2 BigRep ONE 工業(yè)級 FDM 打溫措施，主要針對于 PLA 等的材料，打印時容易翹邊。在工作的機器，，因此對于打料。創(chuàng)公司研發(fā)的The Box工業(yè)級Z軸均采用 Rexroth 直線運動打印尺寸為 1500mm×1100m度可達 1200mm/s。采用了熱塑料膜方便模型脫離，可為為 50 萬歐元（約 385 萬人民幣

圖 1-2 BigRep ONE 工業(yè)級 FDM 打印機隔溫措施，主要針對于 PLA 等收縮較高的材料，打印時容易翹邊。同時止正在工作的機器，因此對于打印超換料。es 初創(chuàng)公司研發(fā)的The Box工業(yè)級 FXYZ軸均采用 Rexroth 直線運動模組最大打印尺寸為 1500mm×1100mm×速度可達 1200mm/s。采用了熱真空特殊塑料膜方便模型脫離，可為不同約為 50 萬歐元（約 385 萬人民幣）。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP334.8

【參考文獻】

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本文編號：2650214