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基于机器学习的熔融沉积成型表面质量预测控制研究进展
1
作者 程伟 赵永强 +2 位作者 庞嘉尧 何勇 余乐 《中国塑料》 北大核心 2025年第8期131-138,共8页
分析了表面缺陷产生机理及其影响参数,从过程预测控制模型构建和结果预测控制优化2个方面综述了机器学习在熔融沉积成型(FDM)各阶段的预测控制成效。最后,对目前亟待解决的问题和可能的发展趋势进行了讨论。
关键词 熔融沉积成型 表面粗糙度 机器学习 预测控制 优化
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熔融沉积成型打印技术研究进展 被引量：3
2
作者 曾雅洁 刘有才 刘耀驰 《化工新型材料》 北大核心 2025年第2期53-59,共7页
相比传统制造方法,3D打印技术更为灵活,无需组装和额外增加成本,同时也更能满足对产品高精度、高质量、高效率的要求。其中,熔融沉积成型(FDM)技术因成本低、操作简单和使用方便而得到广泛应用。但是FDM技术使用的材料有限,打印的制品... 相比传统制造方法,3D打印技术更为灵活,无需组装和额外增加成本,同时也更能满足对产品高精度、高质量、高效率的要求。其中,熔融沉积成型(FDM)技术因成本低、操作简单和使用方便而得到广泛应用。但是FDM技术使用的材料有限,打印的制品存在尺寸精度较差、表面粗糙和打印部件各向异性等缺陷。综述了FDM技术用打印材料的类型、工艺参数及应用进展,并展望了未来FDM技术的发展前景。 展开更多
关键词 3D打印 熔融沉积成型 工艺参数 应用
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正交试验视角下熔融沉积成型制备聚碳酸酯的工艺参数优化与性能研究
3
作者 黄龙 叶金文 +2 位作者 阳海棠 杨东 吕乾龙 《塑料工业》 北大核心 2025年第8期87-94,134,共9页
在运用熔融沉积成型(FDM)技术制备聚碳酸酯(PC)制品过程中,因工艺参数众多,确定最优参数颇具挑战。为应对该挑战,本研究采用正交试验法,着重探究打印温度、喷头挤出流量比例(以下简称“挤出流量比例”)以及层高这三个关键工艺参数对PC... 在运用熔融沉积成型(FDM)技术制备聚碳酸酯(PC)制品过程中,因工艺参数众多,确定最优参数颇具挑战。为应对该挑战,本研究采用正交试验法,着重探究打印温度、喷头挤出流量比例(以下简称“挤出流量比例”)以及层高这三个关键工艺参数对PC制品弯曲性能的影响。正交试验设计的准确性取决于因素水平选择以及数据分析的科学性。本研究中,通过温度塔表面质量与弯曲性能测试,确定了打印温度的合理取值范围;借助观察走线接缝情况,明确了挤出流量比例的适宜水平;综合考量力学性能、成型质量与打印效率,并参考相关层高研究成果,确定了层高的合理数值。在此基础上,对实验数据进行方差—极差联合分析,以确定最佳工艺参数组合,并探究各因素对实验结果影响的显著性。研究结果表明,针对PC材料的FDM成型工艺,最佳工艺参数组合为打印温度300℃、挤出流量比例96.6%、层高0.16 mm。在此参数组合下,PC制件展现出优异的力学性能,其弯曲强度达到110.76 MPa,弯曲模量为2.72 GPa,拉伸强度为68.86 MPa,拉伸模量为2.41 GPa。本研究成功获取了制备高性能PC的温度、流量和层高三因素的最佳工艺参数组合,为后续同类研究提供了具备一定价值的参考依据。 展开更多
关键词 熔融沉积成型 聚碳酸酯 正交试验 弯曲性能
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基于BOA-RF的熔融沉积成型翘曲变形量预测方法
4
作者 周昊飞 万家豪 张晨怡 《塑料工业》 北大核心 2025年第8期108-114,共7页
为提升熔融沉积成型(FDM)翘曲变形量预测性能,提出了基于蝴蝶优化随机森林的FDM成型翘曲变形量预测方法。首先,利用全因子实验分析找出影响制品翘曲的显著性过程参数,作为预测模型的输入变量;而后,以均方误差作为适应度值,采用蝴蝶优化... 为提升熔融沉积成型(FDM)翘曲变形量预测性能,提出了基于蝴蝶优化随机森林的FDM成型翘曲变形量预测方法。首先,利用全因子实验分析找出影响制品翘曲的显著性过程参数,作为预测模型的输入变量;而后,以均方误差作为适应度值,采用蝴蝶优化算法对随机森林中决策树数量、最大树深进行参数优化,利用优化后的随机森林构建适宜于少样本情况下的FDM成型翘曲变形量预测模型;最后,将所提预测模型分别与基于遗传算法优化BP神经网络、蚁群算法优化BP神经网络和自适应布谷鸟优化稀疏约束深度信念网络的预测模型进行预测性能对比。结果表明,在有限样本数量情况下所提预测模型的均方误差(MSE)为0.0036、运行100次的平均误差百分比波动范围为[1.52%,3.12%],均优于对比模型的预测结果,验证了所提模型具有更好的预测精度和泛化能力。 展开更多
关键词 随机森林 蝴蝶优化 熔融沉积成型 翘曲变形量 质量预测
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基于随机游走麻雀搜索算法的多特征结构尺寸熔融沉积成型工艺参数优化 被引量：3
5
作者 郭润兰 薛凯 +2 位作者 邓文强 范雅琼 王虎林 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期41-47,共7页
在熔融沉积成型过程中,打印参数对成型样件精度有着重要影响.为了提高整体尺寸精度,采用随机游走的麻雀算法获得最优实验方案.首先,以熔融沉积成型的分层厚度、喷头温度、打印速度和填充率为实验变量设计4因素4水平的正交试验;然后,以... 在熔融沉积成型过程中,打印参数对成型样件精度有着重要影响.为了提高整体尺寸精度,采用随机游走的麻雀算法获得最优实验方案.首先,以熔融沉积成型的分层厚度、喷头温度、打印速度和填充率为实验变量设计4因素4水平的正交试验;然后,以样件不同特征结构尺寸的相对误差为优化对象,使用田口-灰色关联法对实验数据进行处理;最后,通过随机游走的麻雀算法计算最优参数方案.结果表明,相比常用的田口-灰色关联法,采用优化后工艺参数成型样件的综合尺寸精度提高了20%,灰色关联度提高了27%. 展开更多
关键词 熔融沉积成型 田口法 灰色关联法 随机游走的麻雀搜索算法
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基于FDM成型技术的打印强度和成型速率研究进展 被引量：4
6
作者 王世檩 朱家威 +5 位作者 张鹏 魏兴岳 杨华光 曾宪奎 杨卫民 鉴冉冉 《中国塑料》 北大核心 2025年第1期112-117,共6页
熔融沉积成型(FDM)技术作为3D打印的主流技术,虽受广泛应用,但打印件强度不足与成型速度慢等问题仍是其发展的瓶颈。为此,国内外学者进行了深入研究。本文从优化打印参数、改进层间结合、材料改性和工艺创新等层面,探讨了提升打印强度... 熔融沉积成型(FDM)技术作为3D打印的主流技术,虽受广泛应用,但打印件强度不足与成型速度慢等问题仍是其发展的瓶颈。为此,国内外学者进行了深入研究。本文从优化打印参数、改进层间结合、材料改性和工艺创新等层面,探讨了提升打印强度的多种途径。同时,从完善打印方法和优化打印设备两个维度,分析了影响FDM成型效率的关键因素,并提出了相应的改善措施。最后,从打印路径优化及质量检测两个角度总结了国内外学者通过人工智能提高打印强度及打印速率的综合应用。 展开更多
关键词 熔融沉积成型 成型效率 成型质量 人工智能
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PEI/PEEK复合材料的熔融沉积制备及其摩擦磨损性能 被引量：2
7
作者 阮俊飞 裴先强 +1 位作者 车清论 张建军 《润滑与密封》 北大核心 2025年第2期112-120,共9页
聚合物材料的耐温性能对其摩擦磨损性能具有重要的影响。为改善聚醚醚酮(PEEK)的耐温性能,采用聚醚酰亚胺(PEI)对其进行改性。利用熔融沉积成型制备聚醚酰亚胺/聚醚醚酮(PEI/PEEK)复合材料,考察PEI的引入对PEEK热学性能的影响,以及PEI... 聚合物材料的耐温性能对其摩擦磨损性能具有重要的影响。为改善聚醚醚酮(PEEK)的耐温性能,采用聚醚酰亚胺(PEI)对其进行改性。利用熔融沉积成型制备聚醚酰亚胺/聚醚醚酮(PEI/PEEK)复合材料,考察PEI的引入对PEEK热学性能的影响,以及PEI含量对PEI/PEEK复合材料摩擦磨损性能的影响。研究表明:PEEK与PEI完全互溶,随着复合材料中PEI含量的增大,复合材料的玻璃化转变温度不断升高,且力学性能也不同程度地提高;当PEI质量分数为30%时复合材料表现出优异的力学性能。以复合材料力学性能为指标,获得优化的复合材料熔融沉积工艺,即喷嘴温度390℃,底板温度170℃。摩擦磨损性能测试发现,当PEI质量分数不超过30%时,复合材料的摩擦因数和磨损率较为稳定,而PEI质量分数超过30%后复合材料的摩擦因数和磨损率变化较大。 展开更多
关键词 复合材料 聚醚醚酮 聚醚酰亚胺 熔融沉积成型 力学性能 摩擦磨损
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基于工艺参数的熔融沉积尺寸偏差建模方法 被引量：1
8
作者 田国良 邱飞 +3 位作者 毕永强 齐月 何洁 田晴晴 《塑料》 北大核心 2025年第1期69-74,共6页
尺寸精度是影响熔融沉积成型方法应用的重要因素。因此,需要进行熔融沉积成型尺寸偏差预测。以填充率、打印速度、层高及打印温度为研究对象,提出了一种基于工艺参数的尺寸偏差建模方法。基于极差思想研究了各工艺参数对尺寸精度的影响... 尺寸精度是影响熔融沉积成型方法应用的重要因素。因此,需要进行熔融沉积成型尺寸偏差预测。以填充率、打印速度、层高及打印温度为研究对象,提出了一种基于工艺参数的尺寸偏差建模方法。基于极差思想研究了各工艺参数对尺寸精度的影响权重,结果表明,打印温度、填充率、层高及打印速度对尺寸精度的影响权重分别为33.17%、28.04%、26.04%及12.74%。设计了训练样本及验证样本分别用作模型学习及验证。结果表明,研究案例中,3个尺寸对象的模型预测及实测值的平均绝对偏差分别为0.3129、0.2970及0.4360;模型预测及实测差值集的标准差分别为0.1885、0.2004及0.2549。该方法能有效地预测熔融沉积成型零件的尺寸偏差。 展开更多
关键词 尺寸偏差 建模方法 熔融沉积成型 工艺参数 权重
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熔融沉积参数对碳纤维尼龙件尺寸精度的影响
9
作者 田国强 高森森 +2 位作者 许小奎 曾光 刘建伟 《现代塑料加工应用》 北大核心 2025年第2期1-4,共4页
熔融沉积成型(FDM)工艺参数优化对碳纤维增强尼龙制件尺寸精度控制具有重要意义。通过设计正交试验,系统研究了打印速度、热床温度、填充率和层厚等关键工艺参数对制件尺寸收缩的影响规律,并探讨了打印速度与热床温度、填充率的交互作... 熔融沉积成型(FDM)工艺参数优化对碳纤维增强尼龙制件尺寸精度控制具有重要意义。通过设计正交试验,系统研究了打印速度、热床温度、填充率和层厚等关键工艺参数对制件尺寸收缩的影响规律,并探讨了打印速度与热床温度、填充率的交互作用。通过极差分析,得到了X、Y、Z三个方向上工艺参数对尺寸收缩影响的主次顺序和最优工艺参数组合。通过灰色关联分析得出影响制件综合尺寸精度最优工艺参数组合,即:打印速度为100 mm/s,热床温度为100℃,填充率为90%,层厚为0.2 mm。研究成果可为后续成型件的尺寸精度改善提供工艺参考。 展开更多
关键词 熔融沉积成型 碳纤维增强尼龙 尺寸精度 正交试验 灰色关联分析
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基于熔融沉积成型的木质材料3D打印技术研究进展
10
作者 田战勇 陈继飞 +3 位作者 陈文刚 向国 江有利 黄斯声 《中国造纸》 CAS 北大核心 2024年第11期62-70,共9页
近年来,天然填充材料聚合物在3D打印领域得到了广泛应用。木质材料因其可再生、环境友好等特点,在3D打印领域受到广泛关注。本文首先介绍了木质材料的来源和制备方法,指出目前国内木材加工剩余物利用率不高,利用方式少的问题,通过在木... 近年来,天然填充材料聚合物在3D打印领域得到了广泛应用。木质材料因其可再生、环境友好等特点,在3D打印领域受到广泛关注。本文首先介绍了木质材料的来源和制备方法,指出目前国内木材加工剩余物利用率不高,利用方式少的问题,通过在木材加工剩余物的利用上加大创新,与3D打印技术相结合以提高其利用率。接着详细论述了3D打印熔融沉积成型技术原理与成型方式,并根据木质材料特性及成型工艺,对其性能进行归纳与论述,分析木质材料熔融沉积成型存在的问题并展望其发展趋势。 展开更多
关键词 木材加工剩余物 熔融沉积成型 木质材料 3D打印 强度性能
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基于ACO-BP算法的熔融沉积成型翘曲变形量的预测方法 被引量：3
11
作者 田国良 周肖宇 李逸仙 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期87-92,共6页
针对熔融沉积成型翘曲变形量预测问题,提出了一种基于蚁群算法(ACO)-误差反向传播(BP)神经网络算法的预测方法。采用ACO算法优化BP神经网络的初始权值、阈值,防止其训练时收敛于局部极小。基于正交试验分别设计4因素4水平的训练样本集和... 针对熔融沉积成型翘曲变形量预测问题,提出了一种基于蚁群算法(ACO)-误差反向传播(BP)神经网络算法的预测方法。采用ACO算法优化BP神经网络的初始权值、阈值,防止其训练时收敛于局部极小。基于正交试验分别设计4因素4水平的训练样本集和4因素3水平的验证样本集。训练样本集用于预测模型的学习,验证样本集用于验证预测方法的精度。基于极差法分析了各工艺参数对翘曲变形量的影响程度。结果表明,工艺参数对翘曲变形量的影响程度从大到小分别为层高、填充率、喷头挤出温度和打印速度。采用训练样本集充分训练预测模型后,验证基于ACO-BP算法的翘曲变形量预测方法的效果。基于均方根误差(RMSE)、均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)评价模型预测精度。对于RMSE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的1.7倍;对于MSE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的2.9倍;对于MAE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的1.6倍;对于MAPE,BP算法的预测精度约为ACO-BP算法的2.2倍。基于ACO算法优化的BP神经网络预测精度更高。 展开更多
关键词 蚁群算法-误差反向传播神经网络算法 熔融沉积成型 翘曲变形量 预测方法
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基于FDM的3D打印PETG成型精度优化研究
12
作者 吴凯 田国强 +2 位作者 高森森 许小奎 曾光 《现代塑料加工应用》 北大核心 2025年第3期29-32,共4页
以聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4环己烷二甲醇酯(PETG)丝材为对象,研究了层厚、填充密度、填充图案对PETG制件尺寸精度的影响。通过正交试验及灰色关联分析确定了最优工艺参数组合:层厚0.20 mm,填充率30%和填充方式为直线。
关键词 熔融沉积成型 聚对苯二甲酸乙二醇酯-1 4环己烷二甲醇酯 正交试验 精度 灰色关联分析
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高性能聚醚醚酮熔融沉积成型及真空放气特性
13
作者 高佳丽 李伟奇 +2 位作者 董琴 汪徐 郝云波 《高分子材料科学与工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期97-106,共10页
采用四因素四水平正交试验设计研究了熔融沉积成型(FDM)工艺参数(喷嘴温度、平台温度、打印速度和层厚)对聚醚醚酮(PEEK)试样力学性能(拉伸强度、断裂伸长率)和表面粗糙度影响的显著性,并得到了优化工艺参数组合。结果表明,在喷嘴温度42... 采用四因素四水平正交试验设计研究了熔融沉积成型(FDM)工艺参数(喷嘴温度、平台温度、打印速度和层厚)对聚醚醚酮(PEEK)试样力学性能(拉伸强度、断裂伸长率)和表面粗糙度影响的显著性,并得到了优化工艺参数组合。结果表明,在喷嘴温度420℃、扫描速度20 mm/s、平台温度140℃、层厚0.2 mm的条件下,PEEK试样拉伸强度可达到86.28 MPa,接近注塑PEEK件的强度;此外,弹性模量为2.14 GPa,断裂伸长率为11.36%,表面粗糙度为12.17μm。进一步的,开展了FDM成型PEEK零件材料的真空放气性能测试试验,结果表明,质量损失率为0.72%、可凝挥发物量为0.03%,满足空间环境材料真空放气性能要求。最后,面向航天领域应用制备了典型的PEEK星载天线指向机构。 展开更多
关键词 聚醚醚酮 熔融沉积成型 正交试验设计 真空放气测试
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熔融沉积成型(FDM)工艺参数优化设计研究 被引量：11
14
作者 朱晨颖 程海峰 邱成滨 《塑料工业》 CSCD 北大核心 2017年第7期42-46,56,共6页
成型精度一直是熔融沉积成型(FDM)打印的关键问题,在分析了FDM成型原理、实践经验和硬件条件的基础上,对层高、打印速度、打印温度三个参数进行了优化设计。根据FDM成型原理建立理论模型,运用Matlab软件仿真分析了打印速度、打印温度、... 成型精度一直是熔融沉积成型(FDM)打印的关键问题,在分析了FDM成型原理、实践经验和硬件条件的基础上,对层高、打印速度、打印温度三个参数进行了优化设计。根据FDM成型原理建立理论模型,运用Matlab软件仿真分析了打印速度、打印温度、层高三个参数对制件表面质量的影响机理,设计三因素三水平正交试验方案来探究各参数对各方向尺寸精度的影响程度,确定了使得各方向成型精度较高的优方案,进而实现了FDM工艺参数优化。而试验结果也验证了理论与试验的一致,为实际操作提出理论指导。 展开更多
关键词 熔融沉积成型 参数优化 正交试验
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基于塑料微挤出成型的熔融沉积成型技术表面粗糙度研究进展 被引量：12
15
作者 肖建华 高延峰 +2 位作者 陈思维 周友明 钟卫 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期160-167,共8页
熔融沉积成型技术(FDM)是一种无模成型技术,易实现复杂模型的个性化定制,使得它在航空、汽车、医疗行业具有广泛、潜在的应用。同时FDM打印也是一种逐层打印技术,但制件表面粗糙,限制了它的应用。文中回顾了近10年来,尤其是近3年来在改... 熔融沉积成型技术(FDM)是一种无模成型技术,易实现复杂模型的个性化定制,使得它在航空、汽车、医疗行业具有广泛、潜在的应用。同时FDM打印也是一种逐层打印技术,但制件表面粗糙,限制了它的应用。文中回顾了近10年来,尤其是近3年来在改进FDM表面粗糙度方面的研究现状和进展,并从制件后处理、软件控制、数学模型预测、优化工艺参数及结合其它成型技术等多方面论述了国内外关于FDM打印件表面粗糙度的改进方法及研究进展。 展开更多
关键词 微挤出成型 熔融沉积成型技术 表面粗糙度 个性化定制
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熔融沉积成型工艺参数优化研究 被引量：12
16
作者 陈勇 黄筱调 +2 位作者 袁鸿 王康 吴伟伟 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2016年第11期73-78,83,共7页
在熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)的工艺过程中,有很多工艺参数影响着其成型精度,着重分析了挤出速度(A)、扫描速度(B)、层厚(C)和喷头温度(D)这4个参数对FDM工艺成型精度的影响。通过正交试验得出各指标最优时这些工艺... 在熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)的工艺过程中,有很多工艺参数影响着其成型精度,着重分析了挤出速度(A)、扫描速度(B)、层厚(C)和喷头温度(D)这4个参数对FDM工艺成型精度的影响。通过正交试验得出各指标最优时这些工艺参数的组合。利用矩阵分析法对多指标正交试验进行优化,从而确定了各个因素对试验指标值影响的主次顺序为C、D、A、B,最优组合为A_2B_2C_2D_3。试验结果表明该方法能有效提高成型件的综合性能。 展开更多
关键词 熔融沉积成型 工艺参数 成型精度 正交试验 矩阵分析法
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面向熔融沉积成型的树状支撑结构生成设计方法 被引量：12
17
作者 宋国华 敬石开 +2 位作者 许文婷 刘继红 杨海成 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期583-588,共6页
为快速有效地生成熔融沉积成型工艺所需的稳定支撑结构问题、为3D打印提供多类型支撑结构,通过分析典型树状结构生成算法,提出一种树状支撑结构设计方法。对L-系统的字符串进行统一参数化表达,采用改进的L-系统算法对最简单单轴结构、... 为快速有效地生成熔融沉积成型工艺所需的稳定支撑结构问题、为3D打印提供多类型支撑结构,通过分析典型树状结构生成算法,提出一种树状支撑结构设计方法。对L-系统的字符串进行统一参数化表达,采用改进的L-系统算法对最简单单轴结构、一般单轴结构和合轴结构的生成算法进行了设计,并结合应用实例验证了所提方法的可行性。 展开更多
关键词 3D打印 熔融沉积成型 林氏系统 树状支撑结构 建模
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熔融沉积成型材料的研究与应用进展 被引量：33
18
作者 汪洋 叶春生 黄树槐 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2005年第11期4-6,共3页
对熔融沉积(FDM)成型材料、支撑材料的性能要求进行了分析;综述了近年来熔融沉积成型材料的国内外研究现状;归纳了其应用情况,展望了其发展前景。
关键词 熔融沉积成型 剥离性支撑 水溶性支撑 快速成型
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熔融沉积快速成型工艺过程分析及应用 被引量：51
19
作者 余东满 李晓静 王笛 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第8期65-67,共3页
介绍熔融沉积快速成型技术的基本原理,分析成型工艺过程的技术特点。从机械系统和控制系统等主要组成部分论述了熔融沉积成型设备的整体构造。以一个深沟球轴承为研究案例,详细地论述了成型件的具体加工过程并在MEM320A快速成型机上加工... 介绍熔融沉积快速成型技术的基本原理,分析成型工艺过程的技术特点。从机械系统和控制系统等主要组成部分论述了熔融沉积成型设备的整体构造。以一个深沟球轴承为研究案例,详细地论述了成型件的具体加工过程并在MEM320A快速成型机上加工出ABS材料的实物。最后,探讨了熔融沉积快速成型技术在产品设计、功能展示、样品制造和生物医学等领域的应用情况,同时展望了该技术在未来的发展前景。 展开更多
关键词 熔融沉积 快速成型 模型建造
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熔融沉积快速成型软件系统的开发 被引量：5
20
作者 纪良波 周天瑞 +1 位作者 潘海鹏 张永 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期192-197,共6页
利用VC++2005.NET作为编程工具,开发了熔融沉积的快速成型软件系统,可进行STL文件的读取、分层处理、填充、自动添加支撑结构以及生成CLI文件等,提出了基于分组排序和对边求交的分层处理算法、基于扫描线比较的自动支撑设计算法和基于... 利用VC++2005.NET作为编程工具,开发了熔融沉积的快速成型软件系统,可进行STL文件的读取、分层处理、填充、自动添加支撑结构以及生成CLI文件等,提出了基于分组排序和对边求交的分层处理算法、基于扫描线比较的自动支撑设计算法和基于交点排序的分区扫描算法,给出了相应的应用实例。 展开更多
关键词 熔融沉积成型 快速成型 STL文件 分层处理 支撑结构 CLI文件
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