[發明專利]一種提高FDM打印成型質量的方法及實現裝置

有效

• 申請號: 202011295091.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN113147021B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 單忠德;吳思遠;戰麗;孫啟利;劉曉軍;鄒愛玲
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司;南京航空航天大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/386;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y50/00;B33Y50/02
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• 代理人: 暫無信息

1.一種提高FDM打印成型質量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1,對打印模型進行建模，然后對模型進行分層切片，并生成相應的打印路徑的G代碼；

步驟2，打印機根據打印路徑G代碼，開始打印，當打印樹脂與纖維混合物經過打印頭加熱熔融腔時，采用激振方式，使纖維與樹脂產生一定幅度的振動，振動頻率與振動功率根據需求調節；

步驟3，當打印絲材擠出噴口成型打印面后，按一定位置排列的壓實滾珠陣列隨打印運動方向即時滾壓已成型面，從而提高層間結合強度，壓實滾珠與打印面間的距離與壓實滾珠的溫度可根據工藝需求調節；

步驟4，對打印面進行壓實后，通過打印成型質量檢測的方法，實時檢測已成型區域打印質量，并準確定位、判斷缺陷，以此作為依據進行分析，優化激振頻率幅度、壓實力、噴頭溫度、噴頭運動速度、層厚工藝參數，最后將多工藝參數反饋給打印機，協同提高打印成型質量，同時減少不合格成品率。

2.一種提高FDM打印成型質量的實現裝置，其特征在于，該實現裝置包括激振機構(6)，壓實機構，質量檢測機構(16)；

所述激振機構(6)對含有纖維與樹脂的噴頭熔融腔產生激振，減少樹脂與纖維間的氣孔、提高樹脂與纖維的熔融浸潤性，減少堵頭概率；

所述壓實機構，由壓實滾珠(14)陣列跟隨打印頭(17)同步滾壓打印成型面實現壓實功能；且所述壓實機構的壓實滾珠(14)在絲束打印后及時對打印成型區域施加可調的壓實力，壓實滾珠(14)與成型面間距可調，壓實滾珠(14)可采用金屬、塑料、陶瓷材質，采用一定數量的滾珠按矩形陣列式或圓周陣列式排列，實現對打印區域全面的壓實覆蓋，滾珠對打印成型面的壓實力由壓實過程中彈簧(9)變形量調節；

所述質量檢測機構(16)實時檢測打印成型件質量信息，并準確判斷缺陷及位置，以此調節優化打印參數并反饋給打印機，提高打印質量，減少質量不合格成品率。

3.根據權利要求2所述的一種提高FDM打印成型質量的實現裝置，其主要特征在于，所述激振機構(6)位于加熱塊熔融腔(3)附近，激振作用熔融腔內至打印頭(17)出口處，振動頻率與振動功率根據需求調節。

4.根據權利要求2所述的一種提高FDM打印成型質量的實現裝置，其特征在于，打印頭(17)出口邊沿處，帶有圓弧沿套環(18)，使打印絲材與噴口處接觸更為光滑，減少纖維磨損缺陷，圓弧沿套環(18)邊沿曲面形狀可根據實際需求設計，并方便更換。

5.根據權利要求2所述的一種提高FDM打印成型質量的實現裝置，其特征在于，

所述壓實滾珠(14)圍繞打印出口周圍排列，其由上滾珠保持架(10)與下滾珠保持架(13)固定位置；壓實滾珠(14)在滾珠運動外軌道(23)和滾珠運動內軌道(24)上運動，下滾珠保持架(13)上的滾珠外保持孔(25)防止壓實滾珠(14)脫離位置；

壓實區域包含剛剛成型的纖維束區域與已成型的區域，壓實溫度由加熱電阻通過發熱，加熱上滾珠保持架(10)，熱量傳遞給下滾珠保持架(13)，進而加熱壓實滾珠(14)，通過熱電偶測量加熱溫度，反饋調節滾珠溫度，打印過程中亦可配合外加熱源打??；

所述壓實機構還包含壓實滾珠(14)與打印成型面間的間距調節機構；

壓實滾珠與壓實打印件表面距離由可控電機(8)通過減速模塊(7)帶動絲杠(15)與螺母(12)自動調節，螺母(12)固定在升降架(11)上，可控電機(8)通過減速模塊(7)帶動絲杠(15)轉動，使螺母(12)帶動升降架(11)上下運動，升降架(11)上下運動從而帶動上滾珠保持架(10)上下運動，上滾珠保持架(10)壓縮彈簧(9)，從而產生彈力，進而轉化為壓實滾珠(14)對成型面的壓實力。

6.根據權利要求2所述的一種提高FDM打印成型質量的實現裝置，其特征在于，所述質量檢測機構分布在打印頭(17)周邊；所述質量檢測機構，通過打印質量檢測機構(16)，實時檢測打印質量，準確定位與判斷缺陷信息，檢測采用超聲，視覺檢測手段，以此調節優化打印參數并反饋給打印機，提高打印質量，減少質量不合格成品率。