一种基于FDM-3D打印机改进喷嘴的流-固耦合模拟分析

摘要

针对FDM-3D打印机在打印熔融ABS材料过程中发生的流涎现象,对打印机喷嘴的结构进行改进和重新设计,在喉管的末端腔部加入网格结构增大熔融丝材的沿程阻力,使其在没有施加挤出力时不能因丝材熔融产生的体积膨胀力而发生流涎(拉丝)现象.将所建的模型导入到ANSYS Workbench中,用该软件中的流体计算软件模块—Fluent对流经喷嘴的流体进行数值模拟,得到速度的云图和相关曲线,并对其进行分析.用静力学结构分析模块—Static Structural对流体作用后的新型喷嘴结构进行结构静力学分析,得到新型喷嘴结构的应力、应变的云图,并对其进行分析.研究表明新型喷嘴结构能够减轻打印机在启停、打印过程中和更换喷头时产生的流涎现象.研究成果可以为FDM-3D打印机喷嘴结构的设计优化提供参考.