马志刚 王会良

摘  要：3D打印是一种新兴的实体制造技术。本文主要是针对送丝机构进行了优化分析，对打印机送丝驱动力进行了计算，并分析了送丝机构对熔融态聚合物丝材在挤出机构内部流动行为的影响，利用数值仿真手段分析了压力-聚合物流动速度之间的关系，优化了聚合物在喷嘴内的流动特性，验证了喷嘴形状和结构参数对打印精度的影响。

关键词：3D打印机;熔融沉积（FDM）;喷头机构

中图分类号：TP273;TP334.8      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）24-0160-04

Abstract：Three dimensional printing is a new entity manufacturing technology. In this paper，the optimization of wire feeding mechanism is analyzed，the driving force of printer wire feeding is calculated，and the influence of wire feeding mechanism on the flow behavior of molten polymer wire in the extrusion mechanism is analyzed. The relationship between pressure and polymer flow velocity is analyzed by means of numerical simulation，the flow characteristics of polymer in the nozzle are optimized，and the nozzle shape and The influence of structure parameters on printing accuracy.

Keywords：3D printing;Fused Deposition Modeling（FDM）;wire feeder

0  引  言

3D打印（Three Dimensional Printing）將信息技术、材料科学、机械工程、控制技术、生物技术等进行融合，通过数字化控制打印方式将材料进行逐层叠加，从而实现三维实体的增材制造。在3D打印机各机构中，送丝机构对打印速度和精度起着至关重要的作用。

1  送丝驱动力分析

FDM技术的3D打印机打印成型关键在于两方面因素：足够大且稳定持续的送丝驱动力。当下运用的FDM技术的3D打印机的送丝结构原理是夹住丝线的摩擦轮，在步进电机的带动下工作，摩擦轮转动从而实现送丝，摩擦送丝机构如图1所示。

一方面，如果喷头内丝材的阻力大于摩擦轮的送丝驱动力，那么摩擦轮和丝材会产生滑动摩擦，丝材不能顺利通行，这将降低喷头的出丝速度，成型将会受到影响;另一方面，如果没有稳定持续的送丝驱动力，那么喷头出丝将会断断续续，成型的精度也会受到影响。因此，FDM技术的3D打印机打印成型的关键在于保证送丝驱动力的稳定和力度。……