高速高强熔融沉积成型技术研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.017

中国塑料 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (8): 118-126.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.017

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高速高强熔融沉积成型技术研究进展

朱家威¹(), 潘威¹, 黄士争¹, MOHINI Sain², 杨卫民³, 鉴冉冉¹^,²()

^1.青岛科技大学机电工程学院，山东青岛 266061
^2.多伦多大学机械与工业工程系，生物复合材料及生物质材料加工中心，安大略省多伦多 M5S 3B3
^3.北京化工大学机电工程学院，北京 100029

收稿日期:2023-04-28 出版日期:2023-08-26 发布日期:2023-08-21
通讯作者: 鉴冉冉（1991—），男，副教授，从事高分子材料加工成型与智能制造技术的研究，jianrr@qust.edu.cn
E-mail:4022030076@mails.qust.edu.cn;jianrr@qust.edu.cn
作者简介:朱家威(1998—)，男，硕士研究生，从事挤出增材制造技术研究，4022030076@mails.qust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(52206095);山东省自然科学基金资助项目(ZR2021QE232)

Research progress in high⁃speed and high⁃strength fused deposition molding technology

ZHU Jiawei¹(), PAN Wei¹, HUANG Shizheng¹, MOHINI Sain², YANG Weimin³, JIAN Ranran¹^,²()

^1.College of Electromechanical Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266061，China
^2.Centre for Biocomposites and Biomaterial Processing，Department of Mechanical and Industrial Engineering，University of Toronto，Toronto M5S 3B3，Canada
^3.College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2023-04-28 Online:2023-08-26 Published:2023-08-21
Contact: JIAN Ranran E-mail:4022030076@mails.qust.edu.cn;jianrr@qust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

熔融沉积成型（FDM）技术以其低成本、易操作、快速原型制造和广泛适用性成为3D打印领域的主流技术。尽管FDM技术在3D打印领域具有重要地位，但其存在的一些局限性，如打印件的强度不足、成型速度缓慢等问题，仍然是制约该技术进一步发展的重要挑战。针对这些限制，本文从优化层间结合、材料性能强化两方面探讨了国内外学者在改善打印强度方面作出的努力，并从设备模块优化和优化打印策略（如注射打印）2个角度讨论了目前提高FDM设备打印速度的限制及改善措施；最后论述了对提升打印强度和速度的建议和意见。

关键词: 熔融沉积成型, 层间结合, 打印强度, 模块优化, 打印速度, 注射打印

Abstract:

Fused deposition modeling （FDM） technology has become a mainstream technology in the 3D printing field due to its low cost， easy operation， rapid prototyping， and wide applicability. Despite its important position in the 3D printing field， there are still some limitations of FDM technology， such as insufficient strength of printed parts and slow molding speed. These have become the important challenges limiting the further development of this technology. To address these issues， this paper discussed the efforts of domestic and foreign researchers in improving printing strength from two aspects， i.e.， optimizing interface bonding methods and enhancing material properties. Meanwhile， the limitations and improvement measures for increasing the printing speed of FDM equipments were discussed from the perspectives of optimizing equipment modules and printing strategies （such as injection printing）. Finally， some suggestions and opinions were proposed for the enhancement of printing strength and speed.

Key words: fused deposition modeling, interlayer bonding, printing strength, module optimization, printing speed, injection printing

中图分类号:

TQ315

朱家威, 潘威, 黄士争, MOHINI Sain, 杨卫民, 鉴冉冉. 高速高强熔融沉积成型技术研究进展[J]. 中国塑料, 2023, 37(8): 118-126.

ZHU Jiawei, PAN Wei, HUANG Shizheng, MOHINI Sain, YANG Weimin, JIAN Ranran. Research progress in high⁃speed and high⁃strength fused deposition molding technology[J]. China Plastics, 2023, 37(8): 118-126.

图/表 7

图1 打印过程热处理

Fig.1 Heat treatment during the printing process

图2 连续纤维与基体界面结合改善方案

Fig.2 Improvement schemes for the interface bonding between continuous fibers and matrix

图3 FDM设备模块及性能总结

Fig.3 Summary of modules and performance of FDM equipment

图4 进料驱动轮

Fig.4 Feed drive wheels

图5 H型龙门架构

Fig.5 H⁃type gantry structure

图6 模块优化措施

Fig.6 Module optimization measures

图7 注射打印原理示意图

Fig.7 Schematic diagram of the injection printing principle

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高速高强熔融沉积成型技术研究进展

Research progress in high⁃speed and high⁃strength fused deposition molding technology

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