3D打印机送丝机构和喷嘴协同优化研究

作     者：周石林 张秀芬 ZHOU Shilin;ZHANG Xiufen

作者机构：内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区先进制造技术重点实验室内蒙古呼和浩特010051 

出 版 物：《机床与液压》 (Machine Tool & Hydraulics)

年 卷 期：2023年第51卷第13期

页      面：27-33页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51965049) 

主　　题：3D打印 协同优化 正交试验设计 流体仿真 神经网络 遗传算法 

摘      要：为提高3D打印机出丝的连续性与稳定性,提出送丝机构和喷嘴协同优化方法,克服了已有的打印机喷嘴和送丝机构单独优化而忽略两者之间耦合效应的不足。以喷嘴加热段长度、散热段长度、出口长度、送丝速度为优化参数,以喷嘴截面平均速度和平均温度为优化目标,设计正交试验,进行流体仿真。为快速得到最优方案,基于神经网络与NSGA-Ⅱ算法进行优化分析,结果表明:加热段长度为6 mm、散热段长度为4 mm、出口长度为0.7 mm、送丝速度为4.5 mm/s时,最大喷嘴截面平均速度为78 mm/s,最大平均温度为208.39℃,最大平均速度提高2.6%,最大平均温度提高1.22%。以最佳工艺参数组合进行流体仿真验证,结果表明:喷嘴截面平均速度与温度确实明显提高。