郭淑兰[1]2004年在《快速成型过程中精度控制及其传递规律的研究》文中指出本文在全面分析和总结目前快速原型制造技术(RPM)国内外发展现状及应用的基础上，针对快速原型制造技术存在的问题，对快速成型过程中影响快速成型制品精度的关键技术进行了研究和探讨。 首先从STL转化过程中误差产生的原因着手，找到表面网格化处理这个因素会对精度产生影响，结合具有代表性的叁维造型软件，对转化过程中控制参数(弦高)进行优化，得到既能满足叁维实体精度要求，又不需要占用太多时间、空间等情况下的最佳弦高选用值。 通过分析STL转化过程中叁角形面片之间的几何连续性，应用其连续性，使得各个叁角形之间建立一种索引关系。在读入STL文件时，通过面、边、点的拓扑信息，可分析STL文件缺陷，利用相关软件进行修复，可以显着降低内存占用量，加快拓扑信息提取时间，提高STL转化精度。 通过对LOM快速成形系统及其制件精度的分析，研究了数字模型→快速原型之间的精度传递规律，提出对数字模型的修改方案，并利用研究所得精度传递规律，进行实验验证。
张磊[2]2007年在《粉末激光烧结快速成型工艺及关键技术研究》文中研究指明粉末激光烧结快速成型工艺(SLS)的研究与开发一直是国内外快速成型(RP)技术领域的重要研究方向之一。从目前粉末激光烧结快速成型工艺的研究现状及存在问题来看，烧结材料开发及其烧结特性的研究仍将是近期研究的热点及核心。但是，在大力开展此热点研究的同时，却忽视了现有材料的烧结工艺技术的进一步研究。对于当前国内外应用最广且应用最成熟的PS粉末SLS工艺，仍存在较严重的成型零件形状及尺寸精度问题。系统研究SLS工艺参数，尤其是烧结过程中温度的控制以及合理的后处理工艺，提高SLS原型形状与尺寸精度以及进而提高SLS原型的性能，对于满足SLS原型使用要求及扩大SLS技术的应用范围都具有极其现实的意义。本文围绕粉末激光烧结快速成型工艺及其若干关键技术展开研究，内容包括快速成型的工艺参数对成型质量与效率等的影响研究、温度控制技术研究、后处理技术及其在医疗方面的应用。首先，介绍了快速成型技术的基本原理，应用和分类；详细介绍了粉末激光烧结快速成型工艺的基本原理，工艺过程。为本课题研究的开展奠定了理论基础。其次，本文分析了粉末激光烧结快速成型工艺参数设置对成型件质量的影响，对激光功率、扫描速度、烧结间距、单层厚度、扫描方式几个工艺参数对成型质量与效率的影响进行了实验研究，给出了主要工艺参数对成型质量与效率的影响规律，综合工艺参数对成型制件质量与效率的影响，给出了工艺参数的优化配置。结合热能传输的基础理论分析了SLS工艺的能量传输过程，研究了激光能量的分布状态及粉末的烧结过程，并在上述两方面分析的基础之上通过实验研究提出了一套针对PS粉末激光烧结成型的温度控制策略。然后，介绍了SLS工艺针对不同应用目标的渗树脂和渗蜡两种后处理工艺，分别针对于功能性原型制件和熔模铸造消失模制件的处理，通过实验研究，给出了渗树脂和渗蜡工艺在制件清理、渗透过程及渗后处理过程中所应注意的问题。对大型件的剖分接合加工方法进行了设计与实验研究，针对圆截面制件建议采用插合剖分接合方案，对于非圆截面则建议采用平剖方案加工。最后，本文通过实例探讨了SLS工艺在骨修复手术中的应用。介绍了利用Mimics软件的处理CT数据的方法；然后，利用一次骨修复手术实例，探讨了针对医用假体模型的SLS法制作工艺的相关问题，在烧结工艺参数的配置、后处理过程等相关工艺技术方面进行了相应的研究探讨。
熊旭[3]2012年在《基于SLS快速熔模精铸的尺寸精度及传递规律研究》文中提出快速熔模精铸(Rapid Investment Casting, RIC)技术是一种非常适合于制造复杂零件的技术，它将选择性激光烧结(Selective Laser Sintering, SLS)技术和熔模精铸技术结合起来，实现了快速成型向快速制造的转变，有着良好的发展前景。尺寸精度是RIC技术的关键问题，而RIC技术流程长，尺寸在多步骤之间传递，影响尺寸的因素多，尺寸控制困难。进行RIC技术的尺寸精度和尺寸传递规律研究，对获得高质量的铸件，有重要的理论意义和实际价值。针对快速熔模原型尺寸精度问题，进行了不同成型方向、不同种激光功率和不同铺粉层厚条件下的SLS烧结实验，测量了样件的尺寸，实验结果表明：当尺寸与XY轴平行时，尺寸偏差为0.67%，尺寸精度较好，没有阶梯效应；当尺寸与XY轴不平行时，随着成型方向的增大SLS原型尺寸先增大后减小且都表现为正偏差，成型方向60度左右时尺寸偏差最大，阶梯效应最明显，尺寸偏差达到1.78%。可以看出，在烧结SLS原型时应尽量保持零件重要尺寸与XY轴平行。SLS熔模熔失和焙烧工艺参数对型壳尺寸精度影响很大，是RIC技术关键工艺参数。在RIC熔失熔模和焙烧工艺方面，进行了4种不同熔失熔模温度和时间条件下的熔失熔模和焙烧实验。结果表明：熔失熔模温度越高，模料脱出率越大，但温度过高型壳易开裂，最佳温度为250℃，此时的脱出率为94.28%；最佳熔失熔模时间应为100分钟，且升温速率越高，型壳越不容易开裂；焙烧时，应在400℃保温2小时左右，待模料完全分解后，再升温至焙烧温度800℃，防止残余模料在型壳中发生燃烧导致型壳开裂。在RIC尺寸传递规律研究方面，基于RIC技术采用不同粘接剂制造出5种不同型壳，研究RIC技术过程中CAD模型至SLS原型、SLS原型至SLS熔模、SLS熔模至铸件的尺寸传递规律。实验结果表明：CAD模型尺寸大小会影响SLS原型的尺寸精度，当CAD模型尺寸为79mm时，SLS原型的尺寸精度最高，“次级烧结”和烧结收缩达到平衡；SLS熔模不同类型的尺寸精度不同，外表面尺寸表现为正偏差，而内表面尺寸表现为负偏差；不同型壳的尺寸精度差别并不显着，尺寸精度均在1.58%左右；受到型壳阻力的影响，铸件内表面尺寸的收缩率为0.62%，明显小于外表面尺寸。通过从成型方向对SLS原型尺寸精度影响、快速熔模精铸熔失SLS熔模工艺、快速熔模精铸尺寸传递规律等方面的研究，优化了RIC工艺，获得了RIC工艺参数对尺寸精度的影响，得出了不同类型的尺寸在RIC技术各步骤之间的传递规律，可以用于控制RIC技术尺寸，为复杂结构件的快速铸造奠定了技术和理论基础。
庞国星[4]2009年在《粉末激光烧结快速成型工艺及后处理涂层研究》文中进行了进一步梳理本文系统分析了快速成型技术及目前粉末激光烧结快速成型工艺的研究现状及存在问题,对聚苯乙烯粉末(PS)选择性激光烧结工艺参数及原型制件精度进行了深入系统的研究。通过试验得出了优化的烧结工艺参数和控制原型件精度的主要方法,特别是通过数据分析推导出了误差补偿数学模型。通过对聚苯乙烯粉末(PS)选择性激光烧结机理的研究,分析了选择性激光烧结工艺的能量传输过程,提出了针对聚苯乙烯(PS)粉末激光烧结成型的温度控制方法。本文针对聚苯乙烯粉末选择性激光烧结原型件后处理的要求,对后处理材料进行了系列试验,优选出了基体树脂、稀释剂和固化剂。本文结合后处理工艺的特点,从固化速度、固化温度等方面也进行了试验和分析,提出了后处理材料理想的固化模型。通过固化剂的改性和混合,得到了满足后处理要求的固化剂,并由此开发出两种后处理材料HT1和HT2。本文还就在后处理材料中添加Al2O3颗粒制备耐磨涂层进行了研究。
马建, 孙守增, 芮海田, 王磊, 马勇[5]2018年在《中国筑路机械学术研究综述·2018》文中提出为了促进中国筑路机械学科的发展,从土石方机械、压实机械、路面机械、桥梁机械、隧道机械及养护机械6个方面,系统梳理了国内外筑路机械领域的学术研究进展、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。土石方机械方面综述了推土机、挖掘机、装载机、平地机技术等;压实机械方面综述了静压、轮胎、圆周振动、垂直振动、振荡压路机、冲击压路机、智能压实技术及设备等;路面机械方面综述了沥青混凝土搅拌设备、沥青混凝土摊铺机、水泥混凝土搅拌设备、水泥混凝土摊铺设备、稳定土拌和设备等;桥梁机械方面综述了架桥机、移动模架造桥机等;隧道机械方面综述了喷锚机械、盾构机等;养护机械方面综述了清扫设备、除冰融雪设备、检测设备、铣刨机、再生设备、封层车、水泥路面修补设备、喷锚机械等。该综述可为筑路机械学科的学术研究提供新的视角和基础资料。
王正伟[6]2008年在《基于温度场的选区激光烧结成型工艺关键技术研究》文中认为选区激光烧结成型(SLS)技术是一种以粉末材料为加工对象的快速成型技术。选区激光烧结成型过程中,粉末的预热和激光扫描能量输入是两项关键技术。由于粉床表面的预热温度不均匀,成型缸中不同位置的制件性能存在较大的差别。为此本文针对粉床表面的预热温度场展开研究,这对SLS工艺的研究具有重要的实际指导意义。首先分析推导了在斜板加平板的预热装置热辐射下粉床表面各点接受的预热热流密度,建立了粉床预热稳态传热物理模型。采用密度试验的方法,反推出了粉床表面的预热稳态温度场。直接测量粉床表面的温度存在较大的难度,而在其它工艺参数一定的情况下,烧结件的密度仅受预热温度的影响,因此进行了不同预热温度下的烧结试验,将试验结果进行拟合,获得了烧结密度和预热温度的经验关系式;同时,在所有工艺参数一定的情况下,进行了同一层面上的密度试验,得到了同一层面的烧结密度分布规律。由同一层面的密度分布规律,以及烧结密度和预热温度的经验关系式,反推出了粉床表面的预热稳态温度场。在已建立的预热传热模型基础上,对粉床预热稳态传热进行了有限元分析,得到了模拟的粉床表面预热稳态温度场,结果与试验方法得到的预热温度场较吻合。基于粉床表面的预热温度场不均匀的状况,从理论上研究了在不同的预热温度下调整激光能量输入对烧结密度的改善,推导了改善烧结密度的能量调整公式,并根据试验得到了调整能量密度对烧结密度改善的经验公式。根据经验公式调整工艺参数,在不同位置烧结强度试验件下,测试结果表明应用此方法能有效地改善烧结件性能。
高金岭[7]2014年在《FDM快速成型机温度场及应力场的数值模拟仿真》文中认为熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling，FDM)是快速成型工艺的一种。它借助于计算机得到叁维模型的切片数据，实际加工过程中按照切片数据加工出每一层的实体，层与层之间逐渐堆积形成叁维几何实体。由于该工艺与3D打印快速成型具有相似之处，因此行业内也把其称为3D打印，把利用该工艺制作而成的设备也称为3D打印机。随着3D打印机在科研、医疗、教学乃至建筑领域的广泛应用，让我们看到了对其相关技术的研究所具有的美好前景和巨大的社会价值。由于加工的整个过程是在热场的作用下进行的，涉及到热源、加热、传热、散热等技术，因此除机械精度外热场对成型件质量的好坏起主导作用。本论文借助ANSYS有限元分析软件来分析热场对成型件所造成的影响。主要的研究内容有：(1)建立成型过程中相关的热源模型，主要有打印头和加热底板。打印头以移动热源的形式作用在成型件上，利用高斯热源模型进行建模。而加热底板作为边界条件以恒定温度对模型进行加载；(2)借助ANSYS参数化设计语言(APDL)编写温度场仿真程序，应用生死单元技术仿真加工过程，完成对成型件温度场的数值模拟；(3)进行成型件应力场的数值模拟，把温度场的模拟结果数据作为载荷加载到成型件上，得到成型件的应力场分布。最终得出成型件的变形数据；(4)进行工艺试验验证，验证仿真的合理性。最后在工艺试验和仿真结果的基础上提出了改善工艺的措施，旨在提高成型件质量，扩大该工艺的应用领域。
李敬[8]2016年在《仿生人工骨材料PLA-nHA熔融沉积的数值模拟及实验研究》文中认为骨骼是人体的重要组成部分,担负着支撑、保护、造血、贮钙、运动及代谢等多种功能。随着我国老龄化阶段的到来,骨骼疾病的发生率日益增加,人类对于骨骼的移植以及修复的需求也日益增加,因此研制适用于人体移植的仿生人工骨并代替破损骨骼成为骨骼疾病治疗的一个重要手段。目前,利用熔融沉积成型技术(FDM)制备的聚乳酸-纳米羟基磷灰石复合材料(PLA-nHA)由于具有很好的力学特性、细胞相容性、骨诱导性及生物可降解性等优点,便于细胞的生长与繁殖而备受关注。但是,采用FDM打印该材料的难点在于聚乳酸(PLA)作为一种热塑性高分子材料容易发生翘曲变形,同时,纳米羟基磷灰石(nHA)作为一种陶瓷材料成型较为困难,从而使得仿生人工骨的打印精度不高。因此,研究PLA-nHA的熔融沉积过程,并优化打印工艺参数,获得高精度的仿生人工骨材料,可以为采用FDM成型技术制备仿生人工骨提供有效的理论依据和实验指导。为此,本文基于FDM成型技术研究了PLA-nHA的成型过程,旨在提高该材料制备仿生人工骨的成型精度。本文研究的主要工作有:FDM成型过程热力学仿真模型的建立及分析。首先,根据FDM成型过程的温度场及热耦合应力场有限元仿真理论,确定了非线性瞬态热传导方程及热耦合应力场问题的求解方法。其次,基于FDM的实际成型过程确定了合理的材料属性、仿真物理模型、单元类型、边界条件及载荷,采用“生死单元”技术并基于ANSYS参数化编程语言(APDL)建立了FDM成型过程的温度场及热耦合应力场仿真模型。最后,根据仿真结果分析了FDM成型过程中温度场的分布、成型结束时刻等效应力的分布及特征节点的温度、温度梯度、等效应力随时间变化的关系,仿真结果与实际成型过程保持一致,验证了热力学仿真模型的正确性。打印工艺参数对FDM成型过程影响的有限元仿真。首先,根据FDM实际成型过程,确定了影响FDM成型精度的打印工艺参数。其次,结合实际成型过程分别建立了成型室温度、喷头温度、成型速度、分层厚度、成型角度对FDM成型过程的热力学仿真模型。最后,通过分析成型结束时刻仿真模型的温度场分布、特征节点的温度梯度随时间变化关系、成型结束时刻热耦合应力场的分布确定了各打印工艺参数对FDM成型过程的精度影响,为实验分析提供了一定的理论指导。FDM成型过程的实验研究。首先,利用熔融共混技术制备了可供熔融沉积设备打印的PLA-nHA,并设计了便于实验考查及测量的打印模型。其次,基于实际打印情况,设计了各打印工艺参数下合理的实验方案,并完成打印实验,然后测量了长度、宽度、厚度方向的尺寸误差,仿真结果与实验结果基本一致,初步确定了各打印工艺参数对FDM成型过程的精度影响。接着,基于仿真和实验结果,设计了一组能极大提高打印精度的实验方案,并确定了最优打印工艺参数。最后,基于逆向工程建立了仿生股骨的叁维模型,采用最优打印工艺参数完成了仿生股骨的打印,并利用叁维扫描技术分析了仿生股骨的打印精度,结果表明,仿生股骨的平均偏差为0.051mm,验证了PLA-nHA仿生人工骨移植的可行性。
阮耀波[9]2009年在《基于温度场的选择性激光烧结成型温度补偿研究》文中提出选区激光烧结成型(SLS)技术是一种以粉末材料为加工对象的快速成型技术。选区激光烧结成型过程中,粉末的预热温度是影响烧结件性能的重要因素之一。由于粉床表面的预热温度不均匀,制件性能存在较大的差别。为此本文在粉床表面的预热温度场研究基础上,通过在粉床表面增加热源的方式对温度较低区域开展温度补偿研究。这对提高选区激光烧结成型零件机械性能和精度具有重要的实际指导意义。首先分析了SLS的预热方式和预热传热过程,推导了预热装置热辐射下,粉床表面预热热流密度。分析了预热装置和粉床的热辐射特性以及ANSYS中热辐射的处理方法。建立了粉床预热稳态时的传热物理模型。在已建立的预热传热模型基础上,对粉床预热稳态传热进行了有限元分析,得到了模拟的粉床表面预热稳态温度场。并进一步研究具有点、线、框型热源的选择性激光烧结稳态温度场。发现增加热源的方式对粉床进行温度补偿可以明显改善温度场。从而避免由于温度不足而产生制件强度不足、翘曲等现象。作者在理论分析的基础上,提出了在边缘区域加入热源进行温度补偿,并且以试件的重量来衡量温度补偿的效果。通过正交试验法和信噪比得到了温度补偿的最佳工艺组合。最后在最佳工艺组合基础上研究各工艺因素对温度补偿的影响。
李骁健[10]2016年在《基于熔融沉积成型零件的精度及温度场有限元分析研究》文中研究指明熔融沉积成型是快速成型制造中较为重要的一种成型方式,随着快速成型在制造业中占有越来越重要的地位,对成型件的精度也提出了更高要求。其成型精度受很多因素的影响,本文采用理论研究和仿真验证相结合的方式对ABS材料成型过程中两大影响因素进行了分析,研究内容和成果如下:(1)对熔融沉积成型件的精度进行分析,主要有四个产生误差的原因:CAD模型转化为STL标准文件格式引起误差、分层切片引起误差、熔丝宽度引起误差、材料冷却收缩引起误差,并针对某些误差提出了提高精度的方法。(2)对STL格式模型切后,所得到的截面轮廓点用直线段连接,与实际轮廓相差甚远,需要对截面轮廓进行拟合,以提高其精度。分析了现有对STL模型截面轮廓的拟合方法,并对比了它们的优缺点。(3)考虑实际生产中零件截面轮廓的复杂性,提出了使用直线段、圆弧段和NURBS曲线段组合进行截面轮廓点的拟合。拟合结果表明:拟合轮廓的误差与使用直线段连接相比减小了48.502%,能得到更为精确的切片轮廓质量,且轮廓线更为光滑。(4)考虑熔融沉积成型特点,利用APDL语言结合生死单元法,建立成型过程中温度场的分析模型,考虑了对流、热传导和相变潜热等的影响,分析了熔融沉积成型过程某时刻的温度梯度特征、不同时刻的温度场特征,不同初始温度的温度梯度分布特征,不同路径对温度波动的影响以及不同速度对温度波动的影响,为熔融沉积成型的工艺过程的选择提供参考。(5)通过对指定ABS材料模拟熔融沉积成型不同初始温度得到:在条件允许的状况下,应选择较高的初始温度,但不能超过材料的软化温度101℃。(6)通过模拟熔融沉积成型不同成型路径得到:最优的成型路径为从下至上沿短边成型路径。(7)通过对ABS材料模拟熔融沉积成型不同初始温度得到:200mm/s速度为最优成型速度,并且成型过程不宜超过这个速度。本文对于截面轮廓的拟合算法研究和熔融沉积成型过程不同工艺条件模拟研究,为提高熔融沉积成型零件精度提供了重要参考。
参考文献：
[1]. 快速成型过程中精度控制及其传递规律的研究[D]. 郭淑兰. 武汉理工大学. 2004
[2]. 粉末激光烧结快速成型工艺及关键技术研究[D]. 张磊. 山东大学. 2007
[3]. 基于SLS快速熔模精铸的尺寸精度及传递规律研究[D]. 熊旭. 南昌航空大学. 2012
[4]. 粉末激光烧结快速成型工艺及后处理涂层研究[D]. 庞国星. 中国矿业大学（北京）. 2009
[5]. 中国筑路机械学术研究综述·2018[J]. 马建, 孙守增, 芮海田, 王磊, 马勇. 中国公路学报. 2018
[6]. 基于温度场的选区激光烧结成型工艺关键技术研究[D]. 王正伟. 浙江工业大学. 2008
[7]. FDM快速成型机温度场及应力场的数值模拟仿真[D]. 高金岭. 哈尔滨工业大学. 2014
[8]. 仿生人工骨材料PLA-nHA熔融沉积的数值模拟及实验研究[D]. 李敬. 哈尔滨工业大学. 2016
[9]. 基于温度场的选择性激光烧结成型温度补偿研究[D]. 阮耀波. 浙江工业大学. 2009
[10]. 基于熔融沉积成型零件的精度及温度场有限元分析研究[D]. 李骁健. 兰州理工大学. 2016