單螺桿擠出式3D打印機優化設計與溫度場分析

作者：任禮,白海清,賈仕奎,秦望,安熠蔚,鮑駿

摘要：針對傳統熔融沉積成型技術(FDM)型3D打印機存在打印材料選擇受限,普通螺桿擠出式3D打印機難以打印物性相差較大材料且清潔護理困難等缺陷。通過分析FDM型單螺桿擠出式3D打印機噴頭結構快速拆卸及更換的實用性,設計出可針對不同物料進行螺桿和料筒快速拆卸變更以適應相應材料物性參數的新結構,可實現FDM型螺桿擠出式3D打印機對打印材料更廣泛的兼容和更便捷的清潔護理。料筒溫度是保證螺桿擠出機構穩定工作的關鍵參數,以熔融溫度區間較大的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料為研究對象,利用ANSYS Fluent軟件對打印機噴頭溫度場進行了仿真分析,并利用隔熱和散熱兩種方法對噴頭結構進行了優化設計。結果表明,優化后的噴頭結構熔融區域明確,適應材料物性參數,能夠有效防止非加熱區域溫度過高以及物料過早開始熔融的現象,保證了打印機運行的安全性和穩定性。

發文機構：陜西理工大學機械工程學院 陜西省工業自動化重點實驗室 陜西理工大學材料科學與工程學院

關鍵詞：單螺桿擠出粒料3D打印FLUENT流固耦合分析Single Screw ExtrudingAggregateThree Dimensional PrintingFluentFluid-solid Coupling Analysis

分類號： TQ316.6[化學工程—高聚物工業]