一种基于力学指引的构件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于力学指引的构件

【技术实现步骤摘要】
一种基于力学指引的构件3D打印参数优化方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其是涉及一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法
。

技术介绍

[0002]目前，熔融挤出技术是广泛应用于增材制造的技术之一
。
该技术通过将热塑性长丝线材送至加热端，使其在特定温度范围内熔化，随后通过喷嘴挤出并逐层堆叠成型
。
在熔融挤出打印过程中，各种参数如温度
、
基础速度
、
挤出层高
、
走线宽度和填充率等可以进行调整
。
根据已有的打印经验，确定材料后，打印速度
、
打印温度和层高等因素对打印品的强度具有较大影响
。
[0003]然而，现有的提升打印品强度和吸能效果的方法存在一些限制：
[0004]一种方法是在最小单元构件中应用相同的制造参数，而未根据受力特征进行局部优化，从而导致制造参数不是最优的
。
[0005]另一种方法则是根据受力特点采用双材料或多材料进行打印，然而这种方法对打印机要求较高
。
当前市场上的多数打印机为单喷嘴打印机，无法直接实现多材料打印，而采用循环换料方式间接实现多材料打印会导致效率较低，限制了多材料打印优化方式的应用空间
。
[0006]因此，有必要提供一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法，来解决上述问题
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法，在考虑实际受力类型组成和打印原理的基础上，进行参数组合二次优化，以确定构件在特定目标受力条件下的最优制造参数
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法，包括以下步骤：
[0009]S1
：使用有限元分析软件对目标打印构件进行受力分析，确定在设计受力边界条件下构件的受力类型组成和区域划分；
[0010]S2
：根据受力类型组成选择打印材料，并进行受拉
、
受压和受弯力学试验，采用多个参数的多个维度进行正交试验组合；
[0011]S3
：通过应用田口分析方法对不同受力类型下的试验数据进行分析，确定最优参数组合；
[0012]S4
：根据
S1
获得的受力类型组成和分布，将
S3
分析得出的各类型最优参数进行组合，分配给特定区域，进行切片打印制造
。
[0013]优选的，在步骤
S1
中，有限元分析软件包括使用计算机模拟构件在受力条件下的应力分布，受力类型组成包括受拉区
、
受压区和受弯区，其中正应力代表受拉，负应力代表
受压
。
[0014]优选的，在步骤
S2
中，一次优化选择2‑4个参数，每个参数的取值维度为2‑4个
。
[0015]优选的，在步骤
S3
中，进行因素和维度对强度的影响分析之前，对原始数据进行多因素方差分析，评估样本均值差异的显著性，当
p
‑
value
小于
0.05
时，认为该参数对结果有显著性影响，计算信噪比
S/N
采用以下公式：
[0016][0017]其中
p
为试验总次数，
w
i
为第
i
次实验的结果，
η
为计算得到的信噪比用于评估参数的优化效果
。
[0018]优选的，在步骤
S4
中，使用
3D
打印切片算法将分析获得的参数组合转化为切片打印制造的具体指令，层高参数组合，基本受力下的最优层高参数不同时，选择强度较低的参数作为组合参数
。
[0019]因此，本专利技术采用上述一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法，具备以下有益效果：在考虑实际受力类型组成和打印原理的基础上，进行参数组合二次优化，以确定构件在特定目标受力条件下的最优制造参数
。
[0020]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述
。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法的流程图；
[0022]图2是本专利技术实施例的目标优化
3D
打印构件图；
[0023]图3是本专利技术实施例的力学实验曲线和强度对比图；
[0024]图4为本专利技术的材料田口实验分析获得的基本受力下的最优打印参数；
[0025]图5为本专利技术的优化制造参数布置方式；
[0026]图6为本专利技术实施例的参数优化提升效果
。
具体实施方式
[0027]以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明
。
[0028]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义
。
[0029]本专利技术中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其它要素的可能
。
术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位
、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变
。
在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“附着”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系
。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义
。
[0030]如图1所示，本专利技术提供了一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法，包括以下步骤：
[0031]S1
：使用有限元分析软件对目标打印构件进行受力分析，确定在设计受力边界条件下构件的受力类型组成和区域划分；在步骤
S1
中，有限元分析软件包括使用计算机模拟构件在受力条件下的应力分布，受力类型组成包括受拉区
、
受压区和受弯区，其中正应力代表受拉，负应力代表受压
。
[0032]S2
：根据受力类型组成选择打印材料，打印材料可以为热塑性材料
、
金属材料
、
陶瓷材料或复合材料，并进行受拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：使用有限元分析软件对目标打印构件进行受力分析，确定在设计受力边界条件下构件的受力类型组成和区域划分；
S2
：根据受力类型组成选择打印材料，并进行受拉
、
受压和受弯力学试验，采用多个参数的多个维度进行正交试验组合；
S3
：通过应用田口分析方法对不同受力类型下的试验数据进行分析，确定最优参数组合；
S4
：根据
S1
获得的受力类型组成和分布，将
S3
分析得出的各类型最优参数进行组合，分配给特定区域，进行切片打印制造
。2.
根据权利要求1的一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方法，其特征在于：在步骤
S1
中，有限元分析软件包括使用计算机模拟构件在受力条件下的应力分布，受力类型组成包括受拉区
、
受压区和受弯区，其中正应力代表受拉，负应力代表受压
。3.
根据权利要求1的一种基于力学指引的构件
3D
打印参数优化方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡楠，马文千，董晴，李宣佑，马瑞奇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：