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由于三维打印技术具有快速、高效、环保等优点,使其在快速制造领域应用很广泛。经过多年的发展,三维打印技术也显露出了一些缺点,尤其表现在制作出的零件具有较大的误差和表面粗糙度等问题,因此在对精度要求较高的制造领域三维打印具有很大的局限性。为了提高三维打印中零件表面质量,本文以ZP310三维打印机为试验平台,采用试验的方法,分析了影响三维打印制件精度的因素,获得了降低制件表面粗糙度和提高轮廓精度的方法,并进行了三维零件打印方向的优化分析,实现了快速确定复杂零件打印最佳方向的算法,进一步扩大了三维打印的应用领域。
本文首先研究了制件的放置位置、铺粉层厚以及饱和度水平等打印参数对制件表面微观形貌和精度的影响,采用全因子试验方法,获得不同打印参数下的长方体制件,然后使用三维轮廓仪测量制件的表面形貌,最后得到了最佳的打印参数组合及零件放置方位。
其次,通过试验的方法补偿了粘结剂的渗出误差,校准了三维打印轮廓精度,并比较了制造室中不同区域打印的零件的轮廓精度,最后在使用Zprinter310三维打印机和ZP130粉末打印的零件上进行了验证。
最后一部分研究了三维打印的台阶误差,为了减小由此引起的体积误差,建立了体积误差数学模型,用C#语言开发了优化程序界面,其中优化算法程序采用MATLAB编写,调用了MATLAB工具箱中的遗传算法函数实现了对目标函数的优化,同时采用OpenGL三维图形显示函数对图形进行了直观的显示,实现了零件放置角度的优化,最后使用该方法对复杂模型进行了方向优化,得到了较好的结果。