[发明专利]确定FDM型3D打印机最佳打印参数的方法

说明书

本发明公开了一种确定FDM型3D打印机最佳打印参数的方法，对打印机喷头温度、回抽速率、回抽距离和空驶速率进行单因素试验，判断各因素组合下打印机拉丝情况；采集单因素试验中各因素组合下的打印机振动信号，对振动信号进行时域分析，提取时域特征参数，通过各个因素组合下打印机拉丝情况，确定各时域特征参数对拉丝情况的影响规律；对打印机喷头温度、回抽速率、回抽距离和空驶速率进行正交试验；以域特征参数作为评价指标对正交试验的各因素进行极差分析，得到各因素的最优组合。可以及时确定打印零件的拉丝缺陷情况，并用极差分析法得到打印机设置的各个因素的最优参数，减少了FDM打印过程中拉丝的产生，提高了工件打印质量。

技术领域

本发明涉及打印机参数分析方法，具体涉及一种确定FDM型3D打印机最佳打印参数的方法。

背景技术

近年来，3D打印过程的现场监测与控制引起了很多专家学者的广泛关注，特别是是对金属增材制造工艺的监测和控制的研究和综述最多.对于FDM工艺，Rao等人通过异构传感器阵列获取了3D打印机的振动、温度等数据，并采用非参数贝叶斯过程(DP)混合模型和证据理论(ET)方法对数据进行分析，该方法能较好的检测到连续打印过程中的故障问题。Tlegenov等人利用加速度振动传感器，通过测量挤出机的振动幅值，总结出喷嘴堵塞与振动加速度幅值之间的关系.Wu等人利用声发射传感器监测FDM打印过程中挤出机喷头堵塞情况，通过分析采集的信号来区分正常、半阻塞、阻塞和耗尽的物料状态。

但是，以上研究是对增材制造过程中挤出机喷嘴堵塞、零件翘曲变形、丝材断裂等缺陷进行研究，很少对打印过程中的拉丝缺陷进行监测研究。拉丝，又称渗漏、挂须或起毛，是3D打印最常见的问题之一.拉丝会在模型表面留下许多塑料细丝，是打印机喷头移动至新的位置时，喷嘴里的塑料渗漏出来导致.它也是FDM打印过程中主要的缺陷之一，严重影响零件最后成型质量。拉丝缺陷潘俊锋等人对FDM打印工艺参数进行了研究，通过对模型试验分析，确定了影响模型拉丝缺陷的切片参数有打印温度、回抽距离和回抽速度。没有具体区分各因素影响主次顺序，并且上述研究都是在工件打印完成后再进行分析的，无法实现在打印过程中及时发现打印参数的异常引起的异常打印工况问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种确定FDM型3D打印机最佳打印参数的方法，解决现有方法不能及时发现打印参数异常引起的异常打印工况并确定最佳打印参数的问题。

技术方案：本发明所述的确定FDM型3D打印机最佳打印参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对打印机喷头温度、回抽速率、回抽距离和空驶速率进行单因素试验，判断各因素组合下打印机拉丝情况；

(2)采集单因素试验中各因素组合下的打印机振动信号，对振动信号进行时域分析，提取时域特征参数，通过各个因素组合下打印机拉丝情况，确定各时域特征参数对拉丝情况的影响规律；

(3)对打印机喷头温度、回抽速率、回抽距离和空驶速率进行正交试验；

(4)采集正交试验中各因素组合下的打印机振动信号，对振动信号进行时域分析，提取时域特征参数；

(5)以步骤(4)时域特征参数作为评价指标对正交试验的各因素进行极差分析，并依据步骤(2)得到的各时域特征参数对拉丝情况的影响规律得到各因素的最优组合。

优选的是，所述单因素试验选择4水平单因素试验。