于彦东 孟陈力

摘 要：采用熔融沉积快速成型（FDM）制造工藝，使用生物降解塑料聚乳酸（PLA）丝材制备出3D打印的哑铃型试件，重点研究3D打印中的加工参数填充密度、层高度和填充路径三个成型因素对FDM试件的机械性能、成型精度、成型时间以及成型成本产生的影响。通过对实验数据的相关性处理与误差分析，得出了在不同需求下的各参数匹配值，为优化FDM成型工艺和提高成型件精度等方面提供有效参考依据。

关键词：

FDM；填充密度；层高度；填充路径

DOI：10.15938/j.jhust.2018.03.011

中图分类号： TP311.5

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2018）03-0060-06

How the Filling Patterns Influence the Comprehensive

Performance on FDM Specimens Based on PLA Filament

YU Yan-dong， MENG Chen-li

（School of Material Science and Engineering，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150040，China）

Abstract：Based on FDM rapid prototyping manufacturing，the plastic tensile specimen was formed by using the biodegradable polymers-poly anhydrides（PLA） filament.A comprehensive consideration that how the processing parameters of filling density，layer height and filling path affect the mechanical properties （tensile strength， elastic modulus，etc.）， forming precision， forming time and cost on the sample was made.By processing and analyzing the experimental data，it is concluded that the parameters was setting in the different needs of the matching value， which provide effective reference for the optimization of FDM process and improve the precision.

Keywords：FDM；infill%；layer height；infill pattern

0 引 言

熔融沉积快速成型（fused deposition modeling，FDM）是快速成型技术中应用最为广泛的一种成型工艺技术。FDM成形技术之所以能得到快速发展，主要是因为该技术成本低廉，软件开源，易于推广[1]。但基于该技术在成型过程中会产生各种误差，导致模型精度下降。因此，研究影响试件精度的因素尤为重要，其中影响精度的主要因素可归纳为硬件设备、加工材料、分层处理系统、环境温度以及工艺参数这五大类[2]。文中针对加工参数中的填充密度、层高度和填充路径这三个成型参数对试件抗拉强度、断裂伸长率、弹性模量和屈服应力的影响进行试验和详细分析，通过对实验结果的综合比较，得出不同需求下的最佳工艺参数匹配值，对改善成型件质量，节省打印成本具有一定的指导意义。

1 实验部分

熔融沉积成型是用生物降解塑料聚乳酸 （PLA） 等热熔材料通过挤出机被送进可移动加热喷头，在喷头内被加热熔化，喷头根据计算机系统的控制，沿着零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将半熔融状态的材料按软件分层数据控制的路径挤出并沉积在可移动平台上凝固成形，与周围的材料粘结，层层堆积成形[3]。……