本文關(guān)鍵詞：FDM支撐原理及支撐工藝研究

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【摘要】：FDM 3D打印機(jī)作為以噴頭擠出材料的3D打印機(jī)的代表,其打印支撐結(jié)構(gòu)的相關(guān)特性具有推廣性�；诂F(xiàn)有的三自由度機(jī)械結(jié)構(gòu)FDM 3D打印機(jī)和相應(yīng)的切片軟件,在打印具有大跨度結(jié)構(gòu)、外伸結(jié)構(gòu)等懸空特征的模型時有添加輔助支撐結(jié)構(gòu)的必要性,然而添加輔助支撐結(jié)構(gòu)在保證模型順利打印的同時也造成了打印材料的浪費(fèi)。國內(nèi)外研究一般以減少支撐結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)無支撐結(jié)構(gòu)為出發(fā)點,進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)自動生成算法優(yōu)化研究,但很少從支撐原理和支撐工藝角度開展研究。支撐原理和支撐工藝是支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)。本文通過對FDM支撐原理及支撐工藝進(jìn)行分析,著重對與支撐結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的支撐臨界角進(jìn)行研究,主要工作如下:(1)研究FDM 3D打印機(jī)的原理和機(jī)械結(jié)構(gòu),論述三自由度機(jī)械結(jié)構(gòu)FDM 3D打印機(jī)在打印帶懸空特征模型時構(gòu)建輔助支撐結(jié)構(gòu)的必要性。確立了從三維建模優(yōu)化、切片軟件支撐結(jié)構(gòu)算法優(yōu)化和打印工藝優(yōu)化三個方面減少支撐結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)無支撐結(jié)構(gòu)的研究方法。本文從打印工藝角度,結(jié)合ANSYS熱結(jié)構(gòu)分析,對提高有效支撐臨界角進(jìn)行研究。(2)闡述了 FDM3D打印機(jī)中的PLA相變粘結(jié)原理,進(jìn)行了 PLA在打印過程中的熔融擠出和冷卻粘結(jié)相變分析,再通過PLA—噴頭簡化模型的相變分析與實際打印參數(shù)對比的方法求出合理的進(jìn)絲速度、熔絲擠出速度和擠出絲寬,然后,構(gòu)建熔絲擠出截面粘結(jié)模型進(jìn)行ANSYS熱—應(yīng)力分析,驗證了通過相變溫度區(qū)分有效粘結(jié)的可行性,并分析了影響有效粘結(jié)時間的主要因素。(3)分析支撐傾斜角的原理和打印支撐傾斜角的掃描路徑。對比不同掃描路徑在打印外伸傾斜角時的優(yōu)劣,選擇打印有效支撐臨界角的掃描路徑。使用APDL編程和生死單元進(jìn)行不同傾斜角模型的熱—結(jié)構(gòu)耦合分析,通過生死單元模擬掃描路徑分析不同傾斜角模型傾斜面上的節(jié)點位移和整個模型的變形,為支撐臨界角的測試實驗提供參考。(4)進(jìn)行FDM 3D打印機(jī)有效支撐臨界角實驗,研究對流系數(shù)對支撐臨界角表面質(zhì)量的影響,論述支撐臨界角每層伸出結(jié)構(gòu)的冷卻粘結(jié)與打印速度和對流強(qiáng)度兩者的關(guān)系。通過實驗驗證了不同層厚、不同的表面過渡形式和不同的傾斜面厚度對支撐臨界角表面質(zhì)量的影響。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP334.8

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