三维打印技术在仿鲨鱼皮表面制备中的应用研究

摘要

三维打印技术又称快速成型技术，从19世纪发展到今天，已经逐渐被应用在产品设计和制造领域，并且彻底改变了其流程，颠覆了传统制造业对模具或其他机械加工设备的依赖，利用“增材制造”的原理，结合CAD技术和材料加工成型技术，快速完成复杂零件的制备。 熔融沉积成型(FDM, Fused Deposition Modeling)是三维打印技术中最基层也是最具代表性的成型技术，目前使用最普及，它可以精确、高效的将复杂三维模型逐层堆积成有着一定强度的实体原型。因此本文以FDM快速成型技术为基础，用强度和耐磨性能较好的绿色高分子工业级热塑料PLA作为打印耗材，打印出具有一定精度的近似鲨鱼皮盾鳞结构的模型。 本课题先从鲨鱼皮盾鳞结构模型的建立开始着手，根据已有的参数，结合Getdata， Matlab等工具软件获取详细的模型数据，通过Soildworks三维软件建立近似鲨鱼皮盾鳞结构的模型。并运用Ansys中的Fluent流体模块对不同比例参数下仿鲨鱼皮减阻效果进行了对比分析。 其次对FDM打印机的机械结构、工艺特点、制备工艺、成型材料以及送丝出丝过程进行了理论分析，并分析了FDM成型参数与成型精度，工艺参数的设置。通过对三个打印鲨鱼皮盾鳞结构模型影响较大的因素的正交试验，包括层高、打印速度、挤出宽度，对每组不同参数下成型件的打印质量进行对比和分析。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2三维打印技术简介及研究现状

1.3仿鲨鱼皮表面制备的国内外研究现状

1.4研究的主要内容

第二章 仿鲨鱼皮盾鳞减阻结构的研究

2.1 仿鲨鱼表皮盾鳞几何模型的构建

2.2 鲨鱼皮盾鳞结构的数值模拟

2.4鲨鱼表皮减阻机理分析

2.5误差分析

2.6本章小结

第三章 基于 FDM 技术的实体模型制备工艺

3.1引言

3.2 FDM成型技术及其特点

3.3 基于 FDM 技术的实体模型制备工艺

3.4 FDM 技术材料以及送丝出丝过程分析

3.5 本章小结

第四章 三维打印制备仿生表面质量的控制技术与方法研究

4.1引言

4.2 FDM 成型参数与成型精度分析

4.3仿鲨鱼皮盾鳞结构制备工艺及参数设置

4.4 本章小结

第五章 精细化仿鲨鱼皮表面的制备

5.1盾鳞结构模型关键因素的正交设计

5.2 盾鳞模型试件的制备

5.3基于试验的工艺参数分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果