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摘要
熔融沉积成形（Fused Deposition Modeling，FDM）是聚合物增材制造重要的技术途径，其中基于多轴关节型机器人的FDM装备自由度高，易于和其他工艺复合，可进一步提升结构设计自由度和成形效率。但由于关节型机器人运动空间和工作温度限制，无法使用高温成形腔体，导致成形缺陷、界面强度低，降低打印零件宏观力学性能。针对开放空间工业机器人FDM成形的关键问题，研发了基于6轴关节型机器人的FDM成形设备及控制系统，设计了可辅助加热的打印头，开发了打印控制系统和机器人控制系统，提出打印头挤出速度和机器人运动的同步匹配方法，实现了机器人FDM装备的稳定工作；提出红外热源辅助工业机器人FDM成形方法，通过工艺试验研究辅助热源参数对制件宏观力学性能和表面粗糙度的影响规律，通过微观结构表征分析增强机理。研究结果表明：在开放空间环境下，辅助热源可有效提高基材温度，显著增强分子链在股线界面处的扩散缠结、提高界面结合强度，使得层间结合强度提升了17.6%、制件表面粗糙度降低58%，验证了红外热源辅助开放式工业机器人熔融沉积成形方法的可行性和高效性。
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单位华中科技大学; 材料成形与模具技术国家重点实验室
