[发明专利]一种提高FDM打印成型质量的方法及实现装置

权利要求书

1.一种提高FDM打印成型质量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1,对打印模型进行建模，然后对模型进行分层切片，并生成相应的打印路径的G代码；

步骤2，打印机根据打印路径G代码，开始打印，当打印树脂与纤维混合物经过打印头加热熔融腔时，采用激振方式，使纤维与树脂产生一定幅度的振动，振动频率与振动功率根据需求调节；

步骤3，当打印丝材挤出喷口成型打印面后，按一定位置排列的压实滚珠阵列随打印运动方向即时滚压已成型面，从而提高层间结合强度，压实滚珠与打印面间的距离与压实滚珠的温度可根据工艺需求调节；

步骤4，对打印面进行压实后，通过打印成型质量检测的方法，实时检测已成型区域打印质量，并准确定位、判断缺陷，以此作为依据进行分析，优化激振频率幅度、压实力、喷头温度、喷头运动速度、层厚工艺参数，最后将多工艺参数反馈给打印机，协同提高打印成型质量，同时减少不合格成品率。

2.一种提高FDM打印成型质量的实现装置，其特征在于，该实现装置包括激振机构(6)，压实机构，质量检测机构(16)；

所述激振机构(6)对含有纤维与树脂的喷头熔融腔产生激振，减少树脂与纤维间的气孔、提高树脂与纤维的熔融浸润性，减少堵头概率；

所述压实机构，由压实滚珠(14)阵列跟随打印头(17)同步滚压打印成型面实现压实功能；且所述压实机构的压实滚珠(14)在丝束打印后及时对打印成型区域施加可调的压实力，压实滚珠(14)与成型面间距可调，压实滚珠(14)可采用金属、塑料、陶瓷材质，采用一定数量的滚珠按矩形阵列式或圆周阵列式排列，实现对打印区域全面的压实覆盖，滚珠对打印成型面的压实力由压实过程中弹簧(9)变形量调节；

所述质量检测机构(16)实时检测打印成型件质量信息，并准确判断缺陷及位置，以此调节优化打印参数并反馈给打印机，提高打印质量，减少质量不合格成品率。

3.根据权利要求2所述的一种提高FDM打印成型质量的实现装置，其主要特征在于，所述激振机构(6)位于加热块熔融腔(3)附近，激振作用熔融腔内至打印头(17)出口处，振动频率与振动功率根据需求调节。

4.根据权利要求2所述的一种提高FDM打印成型质量的实现装置，其特征在于，打印头(17)出口边沿处，带有圆弧沿套环(18)，使打印丝材与喷口处接触更为光滑，减少纤维磨损缺陷，圆弧沿套环(18)边沿曲面形状可根据实际需求设计，并方便更换。

5.根据权利要求2所述的一种提高FDM打印成型质量的实现装置，其特征在于，

所述压实滚珠(14)围绕打印出口周围排列，其由上滚珠保持架(10)与下滚珠保持架(13)固定位置；压实滚珠(14)在滚珠运动外轨道(23)和滚珠运动内轨道(24)上运动，下滚珠保持架(13)上的滚珠外保持孔(25)防止压实滚珠(14)脱离位置；

压实区域包含刚刚成型的纤维束区域与已成型的区域，压实温度由加热电阻通过发热，加热上滚珠保持架(10)，热量传递给下滚珠保持架(13)，进而加热压实滚珠(14)，通过热电偶测量加热温度，反馈调节滚珠温度，打印过程中亦可配合外加热源打印；

所述压实机构还包含压实滚珠(14)与打印成型面间的间距调节机构；

压实滚珠与压实打印件表面距离由可控电机(8)通过减速模块(7)带动丝杠(15)与螺母(12)自动调节，螺母(12)固定在升降架(11)上，可控电机(8)通过减速模块(7)带动丝杠(15)转动，使螺母(12)带动升降架(11)上下运动，升降架(11)上下运动从而带动上滚珠保持架(10)上下运动，上滚珠保持架(10)压缩弹簧(9)，从而产生弹力，进而转化为压实滚珠(14)对成型面的压实力。

6.根据权利要求2所述的一种提高FDM打印成型质量的实现装置，其特征在于，所述质量检测机构分布在打印头(17)周边；所述质量检测机构，通过打印质量检测机构(16)，实时检测打印质量，准确定位与判断缺陷信息，检测采用超声，视觉检测手段，以此调节优化打印参数并反馈给打印机，提高打印质量，减少质量不合格成品率。