發(fā)布時(shí)間：2020-04-08 18:51

【摘要】：3D打印技術(shù)暨增材制造技術(shù)(Additive manufacturing technology)是以數(shù)字化為基礎(chǔ),通過(guò)材料層層堆積成型的一種新興技術(shù),屬于先進(jìn)智能制造的重要組成部分。其中FDM(Fused Deposition Modeling)即熔融沉積成型技術(shù)是最早出現(xiàn)的3D打印技術(shù),同時(shí)也是研究范圍最廣,在設(shè)備成本及應(yīng)用領(lǐng)域上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的一種工藝類(lèi)型。隨著3D打印技術(shù)的快速發(fā)展,使得3D打印技術(shù)與醫(yī)療行業(yè)相結(jié)合成為近些年以及未來(lái)的研究熱點(diǎn)。在口腔正畸領(lǐng)域,由于傳統(tǒng)的正畸案例中多是由金屬托槽及鋼絲進(jìn)行矯正,主要依靠醫(yī)生個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷。且在美觀度以及便捷性方面具有劣勢(shì)。隱形正畸的出現(xiàn),不僅降低對(duì)矯治醫(yī)生的水平要求,而且在美觀度以及便捷性方面大大提高。目前應(yīng)用到的3D打印技術(shù)與正畸領(lǐng)域的結(jié)合中,多是由立體光固化(SLA)成型來(lái)進(jìn)行正畸牙模的制造,由于該技術(shù)所需設(shè)備及耗材較昂貴,對(duì)設(shè)備操作人員水平要求較高,增加企業(yè)投入成本等缺點(diǎn),本文提出了利用熔融快速成型技術(shù)(FDM)來(lái)代替光固化快速成型(SLA)來(lái)制造正畸牙模的一種方案,通過(guò)對(duì)FDM快速成型技術(shù)的精度誤差分析以及工藝參數(shù)優(yōu)化作為對(duì)正畸模型的表觀性能的試驗(yàn)探究,并通過(guò)有限元分析法對(duì)牙模受熱變形情況進(jìn)行模擬研究,并加以試驗(yàn)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性與可靠性。主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)介紹了熔融沉積快速成型的精度誤差分析,分別從原理性誤差、成型過(guò)程中的誤差以及后處理中的誤差三個(gè)大方面詮釋了誤差產(chǎn)生的原因、過(guò)程與結(jié)果。并針對(duì)每一種影響因素提出了改進(jìn)方法與盡可能的減少誤差的措施。為后續(xù)的熔融沉積工藝的優(yōu)化提供參考。(2)利用正交試驗(yàn)法,對(duì)引領(lǐng)三維FDM快速成型機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)打印速度、打印溫度、分層厚度、填充密度、空程速度五個(gè)主要因素及其四個(gè)水平進(jìn)行極差與方差分析,確定了影響FDM工藝的主要三個(gè)指標(biāo)(綜合尺寸誤差、表面粗糙度、打印時(shí)間)的影響因子,并綜合考慮指標(biāo)關(guān)系,得出最優(yōu)工藝參數(shù)。(3)基于熱力學(xué)理論對(duì)牙齒模型進(jìn)行受熱分析模擬,通過(guò)ansys workbench軟件對(duì)壓膜片進(jìn)行穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)熱分析,對(duì)牙齒模型進(jìn)行瞬態(tài)熱分析以及結(jié)構(gòu)分析,對(duì)最終的研究目的變形量進(jìn)行模擬探究后,并加以試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符。驗(yàn)證了通過(guò)FDM方式制作的正畸牙�？梢詰�(yīng)用到正畸治療中,符合各項(xiàng)指標(biāo)。
【圖文】：

領(lǐng)域尖端技術(shù)相互融合，使其在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、教育業(yè)、汽建設(shè)中得到一系列廣泛應(yīng)用，發(fā)展前景十分廣泛。2011 年英國(guó)st》雜志刊登報(bào)道指出 3D 打印技術(shù)將對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)做出巨大變革，工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一。2012 年，奧巴馬針對(duì)美國(guó)制造業(yè)提出方案，將 3D 打印列為 11 項(xiàng)重要技術(shù)之一，并聯(lián)合研發(fā)機(jī)構(gòu)、高商，建立了國(guó)家 3D 打印研究所。。2013 年 4 月，德國(guó)政府將工業(yè) 公布，其中 3D 打印技術(shù)被列為智能生產(chǎn)中最重要的一項(xiàng)技術(shù)。20，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中首次提出中國(guó)制造 2025 的概念。5 被譽(yù)為中國(guó)版工業(yè) 4.0 計(jì)劃，其中 3D 打印技術(shù)成為不可或缺的關(guān)最新的《WohlersReport2017》 顯示，2016 年 3D 打印行業(yè)的全球7.4%，雖然低于 2015 年的 25.9%，但是相對(duì)于 2015 年增加了 35產(chǎn)和銷(xiāo)售 3D 打印系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示，在全球制造商中，超過(guò)一半的料 3D 打印耗材，接近三成的廠商同時(shí)在研發(fā)金屬與塑料耗材，，接只研發(fā)金屬耗材。

打印概述 打印技術(shù)原理印技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)不同，它在制造環(huán)節(jié)無(wú)需模具支撐，通現(xiàn)立體成型，因此得名 3D 打印。3D 打印技術(shù)從耗材、設(shè)備、方面雖不盡相同，但其核心思想都是“分層制造，逐層疊加”術(shù)的制造流程大體一致，如圖 1-2 所示。首先，獲取三維數(shù)據(jù)計(jì)軟件如 solidworks、UG、Rhino 等建立三維模型�；蛲ㄟ^(guò)逆層掃描法、投影光柵法和 CT 掃描法對(duì)已有實(shí)體模型進(jìn)行三維后利用切片軟件將三維數(shù)據(jù)模型離散為二維片面信息，獲得具層薄片。然后，利用 3D 打印設(shè)備根據(jù)層片信息選擇性的將材、固化、熔融成型，獲得實(shí)體模型。最后，將零件模型進(jìn)行后處光打磨、線切割）工序，提升零件表面光潔度與力學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.73;R783.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2619703