增材制造报告-上传

1、增材制造报告西北工业大学一、实验背景3D打印技术也称增材制造技术，加工过程中打印材料通过打印机喷嘴挤出，逐层累积、叠加，进而完成整个制造过程。其具有高效率、低成本、能够加工形状复杂的制件、无加工废料等特点，为零件的加工制造提供了一种新方法。近年来，3D打印技术在工业中的应用成为研究重点，但由于其逐层叠加的加工方式，层与层之间的结合是通过固体物料和熔融物料相互粘接来实现，由此导致了试样打印表面品质较差问题的同时，也导致了试样力学性能相对较低，这成为限制其在工业领域广泛应用的关键因素。提高打印制品的力学性能和打印精度是3D打印技术的一个重要研究方向。二、实验目的研究3D打印关键工艺参数（填充密度、

2、打印层高、打印壁厚和打印温度等等）及试件结构对聚乳酸（PLQ试样剪切强度的影响。三、试件制作参数首先，利用Solidworks软件设计试样的3D模型，保存为STL格式；其次，把STL文件导入Cura软件中，导出gcode格式文件放入扪印机中便口以打印。白色试件的打印参数为Cura软件上显示的，红色试件打印参数为雷老师提供的。白色试件设定的参数为：品质层局出丝宽度侧丝圈数送料倍率0.20.43100填充顶部层数底部层数填充密度2215%速度&温度打印速度（mm/s）喷头温度热床温度（C）关闭热床层数4021545100支撑&成型支撑角度支撑密度工作台附着方式成型方向2015网格沿侧面向上红色试件

3、参数为:打印温度(C)沉积角度填充密度成型方向200900/0100%沿轴线向上四、简支梁的力学分析试件长100mm，重10g,材料为聚乳酸PLA分别在试件10mm,90mm处放置支撑，在试件中心施加负载，下图是在材料力学分析软件上关于剪力与弯矩的分析图，依据此剪力图与弯矩图，设计试件形状。(图中施加的力大小为30N)Tinr3L3konanarEStjtmaredetam15.00LoadmaqraiTiRjucmfk15.000.00叫qoHnm)15一口15.03五、solidworkSt模与仿真根据弯矩图的形状，我们的试件也设计成中间厚，往两端方向逐渐减薄，同时为了方便两个方向的测试，

4、我们设计成了轴对称结构，使其两个方向的惯性矩相同。以下为设计图与受力仿真图。E5TMi1E4H：E1l.30fl-WE-CGZ：-乳三川eCXM7/iiCrCXM瓦我京俄M5ITWrM4I押堂aH3I9flf13MoM1BEfGCMZWW受力仿真图图中颜色代表应力大小，观察图中仿真结果，颜色分布基本均匀，没有应力集中或突变的地方，所以此设计结构较为合理。其中仿真中的材料参数根据下面PLA材料参数表设计。郃氏曝度A73B交由槿里38TGPa那氏睫度DSb.E纵向iL割侵量335GPb横向正司槿置3.S5GPA不限痘拧强度的EMPa无良口；口击139J.-cm现向屈服强度30MPaT-i-1lrB

5、-M-t-619J.-cm嘴同屈服强度%5Mplt无原DlfQ击屈服强度56?MPa千天巨口中市?39J-Tnf0TOOJ/cnf圾耳断后伸长率326昊六百疔口中击新裂粒度767kN/m卷P1版后他k军402纵向馍尔门多夫撕裂强度D.42CytrKran断后伸长率。6hJ.Uu_*-r横向埃K忖多夫撕裂强度D.hTOgtncran届服南长率。.融支最；口主;哂企必都黑347J/cm津由修量279GPais-tSFlJjU%u、Rt.S.城向灌提拉仰断莪强度437MPs知性0.2teN/1cx横向落膻拉佃断裂强度505MPa弯曲屈服强度77GMpa六、实验结果与分析试件断裂结果如下图实验数据结果

6、白色试件红色试件应力大小2.4Mpa12.8Mpa以上两个应力都为切应力，可以看出，两个试件的数据差异较大对比两个试件的打印参数进行分析，首先是填充密度，白色试件的填充密度为15%,红色试件的填充密度为100%。填充密度是指线料在打印试样外形结构内填充的密实程度。填充密度为100%寸为完全填充，此时打印试样为完全密实的实体；填充密度为零时为无填充，此时打印试样为内部无填充的壳体;填充密度在0100%之间时，打印试样内部形成空间网状结构。很显然，在两个试件的打印温度大致相同的情况下，密度大的红色试件承受的切应力也较大。经查阅资料可知为使PLA物料熔融充分，打印温度需要设定在190c以上，打印温度

7、为210c时，试样的拉伸强度达到最大，打印温度为220c时，断裂伸长率达到最大。两个试件的打印温度分别为210度与200度，温度导致的差异不明显。其二是打印成型方向，白色试件是沿侧面向上成型，红色试件是沿轴线向上成型，这也是造成差异的原因。七、与其他小组的结果对比下图中从上到下的红色顺序即为组号顺序第一组第二组第三组第四组白色试件（Mpa）5.42.44.06.7红色试件（Mpa）4.112.89.38.1除了第一组外，其余组的红色试件的切应力大小都大于白色试件的，我们组为第二组，数据也比较有趣，红色试件的切应力大小都较大于其他组的，而白色试件都较小于其他小组的。八、总结通过此次的实验课程，我们了解了3D打印技术，学习了其产品成型过程，其打印参数如打印温度、填充密度等对产品质量的影响，让我们在平时接触3D打印产品时不再是一问三不知，能够有一定的了解。随着时代的发展，消费者对商品的需求逐渐趋向多样化、个性化和碎片化，全球制造业孕育着制造技术体系、制造模式、产业形态和价值链的巨大变革，3D打印作为一项新型的数字化制造技术，被称为“具有工业革命意义的制造技术”。3D