实验三 熔融沉积成形实验报告班级： xxx班 姓名： xxx 学号：xxx实验日期：2024.6.11 实验地点：特维3D打印实验室一.实验目的1.1 认识3D打印机的组成；1.2 了解加工参数对加工性能的影响；1.3 熟悉FDM 3D打印相关操作；1.4 分析实验结果。二.回答问题2.1 FDM 3D打印机有哪些部分组成？各功能模块的作用是什么？答：FDM 3D打印机的组成部分：显示屏、X、Y轴步进电机、Z轴丝杠电机、电源适配器、打印平台、挤出机模块、散热风扇、主控板模块、导轨系统、通讯接口、限位器、驱动器、传感器。各功能模块的作用：1)显示屏：是协助用户完成打印任务的管理和设置，可用来显示打印状况并可以触摸更改设计参数。2)X、Y轴步进电机：负责控制打印头在X轴和Y轴方向上的精确移动，控制打印头在二维平面上的定位，确保材料在正确的位置进行堆积。3)Z轴丝杠电机：通常用于3D打印机的Z轴定位，控制打印平台或打印床的升降运动，以非常精确的方式控制层的高度，确保每一层打印准确堆叠。4)电源适配器：将电源的电压和电流转换为特定的输出电压和电流，以供3D打印机使用，确保3D打印机获得稳定的电源供应，从而正常运行。5)打印平台：打印平台是放置打印物体的平面，它提供一个稳定的打印表面，确保打印物体能够良好附着并保持平稳。打印平台也可以根据需要加热，以提高材料的附着力和打印质量。6)挤出机模块：将热熔融的材料通过喷嘴挤出，按照预设路径逐层沉积，最终凝固形成三维实体。7)散热风扇：负责对3D打印机的关键部件进行散热，如主控板、电机驱动器等，防止这些部件因过热而损坏，确保打印机的稳定运行。8)主控板模块：是打印机的“大脑”，协调和管理打印机的各个部分，负责接收来自用户或计算机的指令，并控制打印机的各个功能模块按照指令执行相应的操作，确保打印任务的顺利完成。9)导轨系统：导轨系统负责控制打印头和打印平台的移动，以实现精确的打印定位。常见的导轨系统有直线导轨和滚珠丝杠。10）通讯接口：如USB接口、SD卡等，用于连接电脑和控制FDM 3D打印机，实现数据传输和状态监控。11）限位器：用于确定打印头和平台在机器坐标系中的位置，防止运动超出范围。12）驱动器：驱动器负责将主控制器的指令转换为电机的运动，以实现打印机的精确控制。13）传感器：传感器用于监测打印机的工作状态，如打印头的温度、打印平台的温度等。2.2 通过查文献资料，请总结出FDM 3D打印加工参数（打印速度、填充率、层厚、支撑情况）对加工性能（加工表面质量、加工重量）的影响？答：打印速度对加工性能的影响 对加工表面质量的影响：当打印速度过快时，喷头可能无法充分挤压和冷却材料，导致表面粗糙、多孔或疏松的瑕疵。 对加工重量的影响：打印速度对加工重量的直接影响较小，但在追求快速打印的同时，可能需要牺牲一定的表面质量或精度，从而可能间接影响加工重量。填充率对加工性能的影响 对加工表面质量的影响：填充率主要影响模型的内部结构，对外部表面质量的影响较小。然而，过高的填充率可能增加打印时间，从而间接影响表面质量（如因长时间打印导致的过热问题）。 对加工重量的影响：填充率越高，模型的内部材料越多，因此加工重量也会相应增加。层厚对加工性能的影响 对加工表面质量的影响：较小的层厚可以提高模型的表面质量，减少台阶效应，但会增加打印时间和成本。反之，较大的层厚可能导致表面不平整，降低表面质量。 对加工重量的影响：层厚与加工重量直接相关。较大的层厚意味着每层使用的材料更多，因此加工重量也会相应增加。支撑情况对加工性能的影响 对加工表面质量的影响：支撑结构在FDM 3D打印中起着关键作用，用于防止模型在打印过程中出现变形、翘曲或坍塌等问题。然而，支撑结构的添加可能会对模型表面产生一些影响，支撑结构的添加和移除过程可能会对模型的表面质量产生影响，不适当的支撑设计或移除方式可能导致表面划痕、凹陷或不平整。 对加工重量的影响：支撑结构会增加模型的总体重量，也会带来后期处理的麻烦，同时增加打印材料的使用量和打印成型时间。2.3 简述FDM 3D打印相关操作流程？答：首先，使用计算机辅助设计软件设计出要打印的模型并转换为STL文件格式，接着将设计好的模型导入到切片软件中，进行切片处理。在开始打印之前，准备好打印机和选择合适的打印材料，然后，将打印材料装入打印机的喷嘴中，并在打印床表面涂抹适量的固体胶或其他附着剂。接着预热打印头和构建平台至适宜温度，将切片数据导入打印机，按照切片数据逐层熔融沉积材料。打印过程中，需监控打印机的工作状态，确保打印过程顺利进行。打印完成后，等待模型冷却，然后将其从打印床上取下并进行后续的处理工作，如去除支撑结构、打磨表面等，以获得更加平整的模型表面。最后，对打印出来的模型进行质量检验。影响最终的加工重量。三.实验记录实验序号填充率打印速度（mm/s）层厚（mm）支撑情况打印材料喷嘴温度（）热床温度（）喷嘴直径（mm）实验结果（加工重量，观察加工表面质量）110600.1无PLA210600.4轻，优2101000.1无PLA210600.4轻，差320600.1无PLA210600.4重，优4201000.1无PLA210600.4重，差530600.1无PLA210600.4重，优6301000.1无PLA210600.4重，差740600.1无PLA210600.4重，优8401000.1无PLA210600.4重，差950600.1无PLA210600.4重，优10501000.1无PLA210600.4重，差图1 实验结果四.实验结果与分析答：在本次熔融沉积成形实验中，我们可以看到，当加工的填充率越高时，得到的加工物块越重；当加工打印速度的越快时，表面质量就越差，因此，我们在进行加工打印时，应该调整填充率和打印速度等参数，以便得到质量轻和表面质量更好的成品。五.实验心得体会答：3D打印技术在解决复杂形状和个性化需求方面的独特优势。在本次实验中，我们通过设定不同的参数，如打印速度、填充率等，我可以控制打印出的模型在形态和质量上的变化。这也这让我意识到，在熔融沉积成形实验中，设定最佳的加工参数组合是非常重要的。