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3D打印快速成型技术是制造业领域正在迅速发展壮大的一项新兴的增材制造技术,被喻为具有工业革命意义的制造技术。3D打印凭借其独特的优势,正在逐渐席卷全球。到目前为止,人类已经利用3D打印技术成功制造出了很多产品。然而3D打印成型的工件质量还存在很大的问题及缺陷,例如零件的力学性能不足以满足实际应用等。本课题旨在研究通过改进基于FDM成型技术的3D打印工艺提高工件的机械性能以及成型质量。本课题具体的工作内容及结论如下:(1)分别就打印温度、填充率、轮廓圈数、层厚、填充角度以及填充方式六个工艺参数对PLA和PA B330两种材料的力学性能进行分析,分析每个参数的变化对样条力学性能的影响效果,得出每个参数最佳的打印参数取值。(2)对PLA和PA B330两种材料在打印温度、填充率、轮廓圈数、层厚、填充角度以及填充方式六个工艺参数下进行了详细的比较,对每一个参数都详细对比了两种材料之间的异同,并分析产生这种差异的内在原因。研究表明:打印温度越高,PLA和PA B330的极限强度越大,而PLA的弹性模量越小,PA B330的弹性模量越大。轮廓圈数越多,PLA和PA B330的极限强度和弹性模量均越大,但是断裂伸长率越小。层厚越大,PA B330的极限强度越小而弹性模量越大,对PLA力学性能的影响不明显。填充率对两种材料的性能影响非常大,填充率越高,两种材料的极限强度和弹性模量越大。填充角度从0°到45°时,PA B330极限强度越来越大而弹性模量越来越小。直线填充和蜂窝填充对PLA和PA B330的影响恰恰相反。(3)建立数学模型并计算理论结果。根据一定的假设条件对样条建立抽象的数学模型,将样条分割为一个个的元素,对于每一个元素分成四个部分,分别计算每一部分的力以及相邻丝径之间的粘结力,最终计算出样条的极限强度和弹性模量。(4)试验结果与理论分析对比。以轮廓圈数和填充率这两个工艺参数为例,对不同的轮廓圈数计算其极限强度和弹性模量,分别与实验结果进行比较。对比分析表明该理论模型能够较好地模拟样条弹性变形阶段过程。同时对于不同的填充率计算其样条横截面中材料覆盖面积,得出了填充率越高,相邻丝径之间的粘结力越大的结论。