三维打印工艺参数优化及试验研究

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三维打印是快速成型技术的典型代表,具有成形速度快,设备体积小,原料选材广,加工过程无污染等优点,已被广泛的应用于航空、教育、科研、制造、家电、医疗等领域。当前三维打印制件的精度较低,严重制约了该技术的推广应用。本文选用ZPrint310打印机为实验平台,以ZP15E粉末和ZB51粘结剂为实验材料,对影响三维打印成形精度的材料收缩率和工艺参数进行研究,通过优化工艺参数,提高了三维打印成形的精度。将优化的工艺参数用在成型颅脑缺损修复的实例上,提高了三维打印技术在生物工程上应用的有效性。  对三维打印制件的尺寸变化进行观察,得到ZP15E淀粉基复合粉末制件在X、Y、Z三个方向收缩率的变化趋势和变化范围。采用中心复合法设计试验,研究材料收缩率同层厚及饱和度之间的关系。将获得的实验数据,通过二次回归拟合出响应模型。分析响应曲面,获得制件收缩率最小的工艺参数组合。  建立多层感知的人工神经网络模型,用来研究材料、工艺参数等因素对三维打印制件尺寸精度的影响。用正交试验获得的数据训练网络,经过训练的神经网络模型不仅可以准确模拟三维打印流程,而且能反应层厚、饱和度、X、Y、Z三个方向的收缩补偿值同三维打印制件尺寸相对误差的内在联系,在此基础上利用遗传算法进行全局寻优,得到最优工艺参数组合。试验验证了最优工艺参数打印的制件,尺寸精度明显提高。  三维打印在生物工程上的应用是当今三维打印领域研究的热点。本文采用GeomagicStudio和Mimics软件之间的转换,研究异形缺损颅骨补片数据信息获取的方法。采用布尔运算,获得补片数据模型,通过最优工艺参数加工出补片实体模型。验证明,采用布尔运算和最优参数加工得到的补片同颅骨的缺损部位配合紧密,将三维打印技术应用在生物工程上精度高、效果好。
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