【摘 要】
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3D打印作为增材制造技术的一种,集设计、加工于一体的特点使其应用范围日益广泛。熔融沉积（Fused Deposition Modeling,FDM）型金属3D打印是将粉末注射成型（Powder Injection Molding,PIM）技术与3D打印技术相结合,采用3D打印成型,然后对样品脱脂、烧结处理。本文以316L复合材料为FDM型金属3D打印原料,从打印前棒料的制备和打印中工艺参数两方面,
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3D打印作为增材制造技术的一种,集设计、加工于一体的特点使其应用范围日益广泛。熔融沉积（Fused Deposition Modeling,FDM）型金属3D打印是将粉末注射成型（Powder Injection Molding,PIM）技术与3D打印技术相结合,采用3D打印成型,然后对样品脱脂、烧结处理。本文以316L复合材料为FDM型金属3D打印原料,从打印前棒料的制备和打印中工艺参数两方面,研究了成型件的致密情况:获得了复合材料物性参数;搭建了棒料挤出平台,获得了致密性良好的打印棒料;针对打印过程中成型件弯曲变形影响其致密度的现象,建立模型进行了温度场和应力场的仿真;设计试验研究了打印工艺参数对成型件的致密度影响。论文主要研究工作和结论如下:（1）研究了复合材料的物性参数。实验测得复合材料的热膨胀系数为911.3*10-6/℃、弹性模量为0.73 Gpa、比热容为0.53*10~3 J/（g·k）、热传导系数为35.816 W/（m*k）、密度为4200 kg/m~3。（2）搭建了棒料挤出平台,得到了棒料最佳挤出温度,研究了棒料的致密度对成型件致密度的影响关系。自主设计搭建了棒料挤出平台,研究了棒料挤出过程中加热温度对棒料致密度的影响,提出通过提高棒料致密度的方法以提高成型件的致密度。结果表明:加热温度为185℃时,挤出的棒料内部无明显孔隙,棒料致密度较高;提高棒料的致密度可以提高成型件的致密度,打印所用棒料的致密度越高,成型件致密度也就越高。（3）针对打印过程中成型件发生弯曲变形影响其致密度的现象,建立了有限元模型进行了仿真。分析了喷头压力、打印速度对成型件致密度的影响规律。结果表明:温度是引起成型件弯曲变形的主要原因,变形容易发生在成型件边角处;打印速度与成型件变形量成反比。喷头压力值越大,成型件变形量越小,孔隙率越低,成型件致密度越高。（4）设计试验验证了仿真结果的正确性;探究了喷嘴直径对成型件致密度的影响规律。设计单因素试验,以打印速度、喷嘴直径、喷头压力为变量,选取不同的参数范围,用扫描电镜观察不同参数下成型件的致密情况,结果表明:喷嘴直径越小,成型件内部孔隙越少,致密度越大;打印速度较慢、喷头压力较大时成型件的致密度较高,与仿真结果保持一致。（5）改进了工艺参数。通过正交试验分析了不同工艺参数下成型件的致密性情况,得到了成型件的最佳工艺参数组合。实验结果显示:当打印速度为30 mm/s、喷嘴直径为0.3mm、底板下降高度为丝材直径的40%时成型件的致密度最高。
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