FDM工藝縫隙模型及消除方法研究

趙 慶 紅， 郭 俊 卿*， 陳 拂 曉， 張 信 民

( 1.河南科技大學 材料科學與工程學院， 河南 洛陽 471023；2.有色金屬共性技術(shù)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心， 河南 洛陽 471023；3.洛陽天久鋁業(yè)有限公司， 河南 洛陽 471023 )

0 引 言

熔融沉積成型(fused deposition modeling，簡稱FDM)技術(shù)利用熱塑性材料的熱熔性、黏結(jié)性等特點，在計算機控制下進行層層堆積疊加，最終形成所需產(chǎn)品或模型[1]．FDM快速成型技術(shù)無需激光系統(tǒng)，因而使用及維護簡單，運行費用低、可靠性高，在三維實體模型制造等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用[1-2]．FDM制件的質(zhì)量與工藝參數(shù)聯(lián)系緊密．單獨采用輪廓偏置線作為填充路徑所得制件中易出現(xiàn)一個沿Z方向的稀疏帶，對制件的物理性能造成不利影響，奇數(shù)層與偶數(shù)層采用不同路徑填充可以改善制件質(zhì)量[3]．Zhang等[4]基于魯棒設(shè)計原理進行FDM工藝參數(shù)優(yōu)化，指出路徑寬度對制件質(zhì)量的影響大于擠出速度、填充速度和層厚．Kaveh等[5]研究了工藝參數(shù)對HIPS(high impact polystyrene，高抗沖聚苯乙烯)材料成型質(zhì)量的影響，指出路徑寬度較小時易產(chǎn)生填充不足，路徑寬度較大時易過度堆積造成重疊．不同層厚對應的最佳路徑寬度不同，層厚為0.25 mm路徑寬度取0.605 mm時所得制件質(zhì)量較理想．層厚較大時，制件表面產(chǎn)生的臺階高度較大、臺階痕跡明顯，表面質(zhì)量和精度較差；反之，制件表面質(zhì)量較好，但需要加工的層數(shù)增多，加工效率降低[6-10]．Lee等[11]應用FDM工藝制作ABS材質(zhì)的玩具彈弩，通過測驗指出光柵角度為30°/60°時彈弩的射程最遠，但缺乏光柵角度對產(chǎn)品表面質(zhì)量影響的……