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熔融沉积成型中对自适应分层方法的改进及实验研究

王馨翊 李淑娟 马维东 杨磊鹏

王馨翊, 李淑娟, 马维东, 杨磊鹏. 熔融沉积成型中对自适应分层方法的改进及实验研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1231-1238. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180297
引用本文: 王馨翊, 李淑娟, 马维东, 杨磊鹏. 熔融沉积成型中对自适应分层方法的改进及实验研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1231-1238. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180297
Wang Xinyi, Li Shujuan, Ma Weidong, Yang Leipeng. Improvement and Experimental Investigation of Adaptive Slicing Method in Fused Deposition Forming[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1231-1238. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180297
Citation: Wang Xinyi, Li Shujuan, Ma Weidong, Yang Leipeng. Improvement and Experimental Investigation of Adaptive Slicing Method in Fused Deposition Forming[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1231-1238. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180297

熔融沉积成型中对自适应分层方法的改进及实验研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180297
详细信息
    作者简介:

    王馨翊(1994-), 硕士研究生, 研究方向为快速成型、自适应分层, 461748163@qq.com

    通讯作者:

    李淑娟, 教授, 博士, shujuanli@xaut.edu.cn

  • 中图分类号: TH161

Improvement and Experimental Investigation of Adaptive Slicing Method in Fused Deposition Forming

  • 摘要: 目前,熔融沉积成型技术中提出了各种自适应分层算法来改善成型效率和成型精度无法兼顾的缺点。其中,基于STL模型三角面片法向量的自适应分层算法存在以下问题:如果三角面片法向量与分层方向间的夹角过大或过小,这一算法无法实现层厚随着法向量与分层方向之间夹角的变化而自适应变化。为此,本文应用归一化的方法对其进行改进,将模型等厚分层后再根据归一化的原理确定每一层的自适应层厚值;其次基于MATLAB对这一自适应分层算法及其改进算法进行仿真;最后在熔融沉积实验平台上对其进行实验验证。实验结果表明,相对于原始算法,改进算法的自适应分层效果显著提高,且零件成型效率上升了22%,成型精度上升了29%,切实有效。
  • 图  1  打印精度δ, 层厚T和夹角αi, j的关系

    图  2  三维曲面模型的STL格式

    图  3  基于法向量的自适应分层效果图

    图  4  厚度为0.1 mm的等厚分层效果图

    图  5  厚度为0.3 mm的等厚分层效果图

    图  6  改进的自适应分层算法流程图

    图  7  改进的自适应算法仿真结果

    图  8  Raise3D N2 Plus打印机

    图  9  四种分层方法的实验效果对比

    图  10  四种分层方法实验效果的局部放大图

    图  11  测量粗糙度值时得到的某一处截面Sa

    表  1  四种分层方式的切片层数对比

    分层方式 厚度/mm 层数
    等厚分层 0.1 293
    等厚分层 0.3 99
    自适应分层 - 161
    改进的自适应分层 - 157
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    表  2  四种成型方法的实验数据对比

    分层方式 厚度/mm 成型时间/min 粗糙度/μm
    等厚分层 0.1 82 29
    等厚分层 0.3 38 75
    自适应分层 - 58 56
    改进的自适应分层 - 45 40
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2018-07-04
  • 刊出日期:  2019-08-05

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