机械制造论文-基于三维打印的粒状熔融材料成型研究.docx

毕 业 设 计 论 文 题 目：基于三维打印的粒状熔融材料成型研究 XX学院毕业设计论文 PAGE PAGE 1 摘要 3D 打印技术引领着第三次工业革命。文章概述了 3D 打印技术的起源发展以及应用领域，有较强的实用性。目前 3D 打印已经横跨了医学、航天、食品、机械、建筑、汽车、电子、服装、珠宝首饰等多个行业与领域，正快速地蚕食传统行业的自留地。目前，我国 3D 打印技术发展面临诸多挑战，总体尚处于新兴技术的产业化初级阶段。不过，鉴于未来 3D 打印技术最有可能在美国和中国率先大规模产业化，我国 3D 打印产业前景可期，中长期发展趋势向好。从近中期看，3D 打印将与传统的制造技术形成互补。相较于传统生产方式，3D 打印技术的确是重大的变革，但目前和近中期还不具备推动第三次工业革命的本领，也不会是传统制造业的终结者。 成型材料是粒状熔融材料三维打印工艺的关键环节，直接影响原型件的成型速度、成型精度及应用。通过对粒状聚乙烯和改性粒状聚乙烯材料进行成型试验研究，为粒状熔融材料三维打印工艺成型材料和工艺参数的选择和优化提供了依据。提出了一种全新的快速成形工艺—粒状熔融材料三维打印成形工艺，阐述了其工作原理。完成了基于办公环境的粒状熔融材料三维打印成形系统的设计，进而分析了研制该系统的关键技术。 关键词: 三维打印;3D打印； 粒状熔融材料; 出丝质量; 成型性能；模型 目录 TOC 目录 II 引言 1 第一章 3D打印的起源与发展 2 第二章 3D打印技术的应用 4 2.1 铸造业 4 2.2 陶瓷业 4 2.3 设计业 5 2.4 医疗业 5 第三章 3D 打印技术的不足和未来 6 3.1 3D打印技术的不足 6 3.2 3D打印的未来 6 第四章 粒状聚乙烯成型试验研究 7 4.1 出丝质量 7 4.2 成型性能 8 第五章 改性粒状聚乙烯成型试验研究 9 5.1 改性试验 9 第六章 成型试验及结果分析 10 6.1 出丝质量 10 6.2 成型性能 11 第七章 粒状材料熔融沉积成型系统 12 第八章 结论 14 参 考 文 献 15 致谢 17 PAGE PAGE 1 引言 三维打印成型技术是一种基于喷射的技术，从喷嘴喷射出液态微滴或连续的熔融材料束，按一定路径逐层堆积成型的快速成型技术。根据其使用的不同材料类型，三维打印成型技术可分为粘接材料三维打印成型、光敏材料三维打印成型和熔融材料三维打印成型 3 种工艺。基于熔融涂覆的熔融材料三维打印工艺喷头制造容易，造价低廉，使用成本低且可靠性高，成型速度较快，适合我国的市场需要，具有广阔的应用前景，目前广泛用于概念模型、快速模具制作和功能性测试。 作为一种直接应用粒状材料进行三维打印成型的新工艺，粒状熔融材料三维打印成型系统以龙门式机架作为机体，主要由送料系统、成型系统、运动系统、控制系统、温控系统等部分组成。粒状材料由螺旋送料系统送至成型系统中的螺杆挤压喷头并加热至熔融态，然后被挤成细丝选择性地涂覆在工作台上形成截面轮廓，并逐层粘结至原型件成型。 粒状熔融材料三维打印工艺无需采用专门的挤压成丝设备制造丝材，从而使成本更低，满足企业低成本制作概念模型的需要。成型材料是该工艺的关键环节，直接影响原型件的成型速度、成型精度及二次应用。目前已广泛应用于熔融涂覆工艺的材料，主要为高分子聚合物，如 ABS、尼龙、聚碳酸酯等，但这些材料的熔融温度较高，需要在温度比室温高的环境下成型原型件。而低密度聚乙烯材料性能优越、价格低、熔融温度较低适合在室温下成型，材料特性基本满足熔融材料三维打印工艺的材料要求，因此笔者尝试采用聚乙烯作为成型材料，为粒状熔融材料三维打印工艺成型材料范围的进一步拓宽作试验性研究。 第一章 3D打印的起源与发展 美国的福特汽车公司宣布自家的 3D 打印部门已经能够打印悬挂部件了，而且在不久的将来能将整车都 3D 打印出来！还是美国的公司，用 3D 打印机打印了一座房子，仅用 24 小时就造了一所 37 平米的小公寓，而造价被控制在 10000 美刀之内！再把目光转向国内，2017 年的 3D 打印 TCT 展会正在上海开展，国内外百余家厂商在会展上竞相展出自家的新品。3D 打印，这个似乎有点陌生的词汇有什么魔力汇聚众多行业的关注，乃至于基于这个技术产出的事物都能变成新闻？有别于传统的模具制造方式，3D 打印是一种新时代的工业生产方式。 数字化与实体模具是 3D 打印与模具制造上的一个质的区别，无需投产前的模具准备、样品调整、耗材预估等环节，直接采用数字模型生产，所见即所得。此外，3D 打印可以制造出更复杂的结构、更高精度的细节，同时保证极高良品率下的无污染生产。在 19 世纪 9