摘要：熔融沉积型3d打印喷头传热结构温度场对塑料熔丝的流变状态具有较大的影响。对其隔热段塑料熔丝温变特性及其造成的运维问题,进行了机头热流分析计算、熔丝实例收集与分析。提出并设计了基于阻热和热流改向的T型组件、多层套管送料等结构,与隔热段熔丝温度急变特性相匹配。在大幅面打印机实验中,热感成像仪温度场显示,T型组件热阱平面上侧温度不高于60℃,散热段铁氟龙内外管温度均不高于50℃,低于其玻璃态转化温度,实测冷开机打印、长时持续打印效果良好。阻热和热流改向结构根本性地改变了打印喷头传热温度场,在化工填料用大幅面3d打印机应用中具有重要意义。

摘要：针对挤出式FdM 3d打印喷头结构进行优化设计。采用数值模拟方法,建立了喷头有限元分析模型,分析了不同的加热套材料、不同加热棒数量、不同材料腔直径对喷头温度分布的影响规律,确定了优化的结构,并制作挤出式FdM3d打印喷头。用红外热像仪对喷头温度分布进行了测量,喷嘴处实测温度和模拟温度偏差为0.59℃,推杆与材料腔的配合间隙在预测范围之内。在150℃加热条件下采用PCL(聚己内酯)颗粒材料进行挤出测试,出丝过程连续、均匀、推杆上下运动灵活、材料腔内没有材料溢出,推杆及材料腔的配合间隙满足设计要求。

摘要：随着基于3d打印技术的再生医学概念被提出,生物3d打印技术得到了迅猛的发展。其核心思想是使用生物材料和细胞作为打印材料,通过使用3d打印技术在3d空间中构建类似组织的前体。但该技术目前仍然存在众多限制条件,如打印方式损伤性高、打印速度慢等。对此提出了超声振动辅助的打印方式,设计了气动式压电打印喷头。通过COMSOL Multiphysics有限元软件优化了集成压电换能器的3d打印机喷头结构,制备了一个打印头原型并进行测试,挤出测试结果表明,超声振动能够有效地提高挤出速度,从而达到提高打印速度的目的。

摘要：针对混凝土这种典型的宾汉流体,建立流体的本构方程,以有限元为基础,应用计算流体力学技术,通过ANSYS软件中的流体分析模块,采用正交实验设计方法,对不同结构参数下的水泥3d打印喷头装置内部的流体流动情况进行数值模拟仿真,深入分析流体在水泥3d打印喷头内部的流动情况,找出螺槽深度、螺槽宽度以及螺纹上的开口对水泥3d打印喷头搅拌特性以及打印效率的影响关系,为水泥3d打印喷头结构的进一步优化提供可视化的验证方法和指导依据。结果表明,采用螺槽深7mm,螺槽宽35mm,并且在螺纹上开楔形口的螺杆结构使喷头具有较好的搅拌性能和较高的工作效率。

摘要：针对熔融沉积造型3d打印喷头在打印过程中存在的热结构不合理引起打印精度差等问题,采用热力学分析和结构优化设计,解决3d打印过程中由热量导致喷头热变形引起打印精度差和其本身制造成本高的问题。经过仿真分析和实验与应用,验证了熔融沉积造型3d打印喷头结构的合理性,为3d打印技术产业化提供技术理论支持。

摘要：由于熔融沉积增材制造技术(fused deposition modeling,FdM)能极大缩短样件的研发制造周期,且能直接打印尼龙PA、聚醚醚酮PEEK等高强度工程塑料,使得FdM技术工艺迅速发展。有研究表明在挤出加工中,振动可以增加相同机头压力下的挤出流率或降低相同挤出流率下的口模压力。针对熔融沉积型3d打印机在打印过程中存在的打印速度慢的问题,引入了高频振动辅助的工作方式,设计了集成压电换能器的FdM 3d打印喷头。通过COMSOL Multiphysics有限元软件优化了集成压电换能器的3d打印机喷头结构,制备了一个打印头原型并进行测试,挤出测试结果表明,高频振动能够有效地降低纯ABS和15wt%碳纤维-PLA流动阻力,提高挤出速度,从而提高打印速度。

摘要：功能梯度材料(Functionally Graded Materials,FGM)在生物医学、柔性电子、软体机器人和航空航天等领域有着广泛应用。但是,目前3d打印装置大多处于试验阶段,存在生产稳定性低、无法连续生产以及抽真空时密封性差等问题。针对存在的问题,设计一种基于多材料主动混合的3d打印喷头,利用阀针控制和骨架油封,解决了聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PdMS)/碳化硅(Silicon Carbide,SiC)功能梯度材料无法连续性制备的难题,为功能梯度材料的广泛应用提供了一种新的解决方案。经验证,此方案制造聚合物功能梯度材料具有可行性,对后续研究具有重要的指导意义。

摘要：针对熔融沉积成型(Fused deposition Modeling,FdM) 3d打印设备耗材选择范围有限、打印材料挤出不稳定、喷头易堵塞等问题,基于3d打印成型原理,设计了一种新型双螺杆挤出式3d打印成型设备。通过有限元软件ANSYS对喷头结构进行了流场、温度场和应力场的数值模拟分析。结果表明,热流道内温度场分布均匀,从喷头入口到喷嘴出口的温度基本保持一致,达到了恒温控制的要求;压降型喷头结构能有效缓减喷头内部压力,并且,可以使喷头内热塑性高聚合物流体流动流畅,在拐角壁处无明显的速度滞留,在喷嘴出口处无回流和溢流现象,流速分布稳定;喷头等效应力分布均匀,且喷嘴热变形较小,能满足热塑性高聚合物流体的截面成型精度要求。因此,该新型喷头结构设计合理。

摘要：针对典型的熔融沉积快速成型喷头结构,建立了喷头的热分析有限元模型,分析了喷头的热传递路径和过程,应用有限元软件ANSYS对喷头的温度场和应力场进行数值模拟仿真。结合仿真分析和实验研究,分析了喷头堵塞的原因并提出了解决方法,为喷头的温度控制和结构优化设计提供了参考。