CN107782366B - 熔融沉积(fdm)式3d打印机打印品评价方法 - Google Patents

熔融沉积(fdm)式3d打印机打印品评价方法 Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Abstract

一种熔融沉积（FDM）式3D打印机打印品评价方法，包括以下步骤：将待测熔融沉积（FDM）式3D打印机在出厂默认的标准设置或最佳设置的条件下，打印规定的测试模型，得到相应的打印品；采用检测工具、计算公式或目测分别测量打印品的数值以及外观：分析得出待测熔融沉积（FDM）式3D打印机的打印精度、最小打印间隙、分辨力、桥接表现、悬垂表现、粘接强度、表面波纹度、最小打印层厚和垂直度。本发明根据3D打印机成形工艺和耗材特性，规定了针对打印品的合理的评价项目、检测方法及检测工具、计算公式等，能够客观准确地分析打印品质量优劣性。

Description

熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法
技术领域
本发明涉及3D打印机技术领域，尤其是一种熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法。
背景技术
关于3D打印的术语解释：
熔融沉积(FDM)fused deposition modeling，将丝状材料的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行沉积。
标准设置standard setting，产品的切片软件对模型文件切片处理时各项参数的标准配置(软件应给出此配置且为默认)。
最佳设置best setting，产品的切片软件对模型文件切片处理时各项参数的最佳配置(软件应给出此配置)。
打印精度print precision，打印品的实际尺寸与设计尺寸之间的误差。
最小打印间隙minimum clearance，产品可以打印出的物体之间的最小距离。
分辨力details modeling，打印品表现文字笔画和小面积平台的能力。
桥接表现bridge，在不加支撑的条件下，打印桥型结构时，表现出的线材下垂弯曲不平直的状态。
悬垂表现obumbrant，在不加支撑的条件下打印倾斜面时，斜面下表面的成形质量。
粘接强度bonding strenght，打印品层间粘连的牢固程度。
表面波纹度surface corrugation，打印品表面形成的具有一定周期性的高低起伏的纹理。
最小打印层厚minimum layer thickness，打印品每一层的最小厚度。
垂直度verticality，打印细高的物体时，物体竖直平面与打印平台的垂直状态。
3D打印机又称三维打印机(3DP)，是运用了增材制造技术和快速成形技术的一种机器。熔融沉积(FDM)式3D打印机(以下简称“3D打印机”)是以数字模型文件为基础，将丝状的工程塑料(ABS)、聚乳酸(PLA)等粘合材料熔化，通过逐层打印、粘合来制造三维的物体。由于分层制造存在“台阶效应”，会使物体表面粗糙、不光滑；材料的冷却收缩会影响尺寸精度等，因此，对打印品质量的评价是衡量3D打印机优劣性的重要方面。
目前，由于3D打印技术在实际应用中还没有形成规模效应，针对3D打印机打印品质量的评价方法较少，其中大多以目视、对比、描述性内容为主，评价过程主观性较强，内容不够充分，结果不够客观准确，缺少理性的分析和测量数据的支撑，多见于IT网站和3D打印网站的评测文章。
3D打印机的打印品性能的指标有：打印精度、最小打印间隙、分辨力、桥接表现、悬垂表现、粘接强度、表面波纹度、最小打印层厚、垂直度等，其中一项或几项并不能较好的对打印品的品质进行评价，而目前更没有一种全面综合的评价方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，本方法根据3D打印机成形工艺和耗材特性，规定了针对打印品的合理的评价项目、检测方法及检测工具、计算公式等，能够客观准确地分析打印品质量优劣性。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，包括以下步骤：
步骤1：将待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印规定的测试模型，得到相应的打印品；
步骤2：采用检测工具、计算公式或目测分别测量打印品的数值以及外观：分析得出待测熔融沉积(FDM)式3D打印机的打印精度、分辨力、桥接表现、悬垂表现、粘接强度、表面波纹度、最小打印层厚和垂直度；
步骤3：将待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在最佳设置的条件下，打印规定的测试模型，打印的测试模型即打印品；
步骤4：采用检测工具测量打印品，分析得出待测熔融沉积(FDM)式3D打印机的最小打印间隙；
其中，所述测试模型包括用于评价打印精度的测试模型A、用于评价最小打印间隙的测试模型B、用于评价分辨力的测试模型C、用于评价桥接表现的测试模型D、用于评价悬垂表现的测试模型E、用于评价粘结强度的测试模型F、用于评价表面波纹度以及最小打印厚度的测试模型G和用于评价垂直度的测试模型H；步骤1中采用的测试模型为测试模型A、测试模型C、测试模型D、测试模型E、测试模型F、测试模型G和测试模型H；步骤3中的测试模型为测试模型B。
优选的，步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型A，所述的测试模型A为正方体，得到相应的打印品A1，所述打印品A1同一个角对应不同方向的三条边分别为X、Y、Z，
其计算公式为：
Figure GDA0002259187350000031
式中：△X为X方向平均尺寸误差，单位为mm；△Y为Y方向平均尺寸误差，单位为mm；△Z为Z方向平均尺寸误差，单位为mm。
优选的，步骤3、步骤4所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在最佳设置的条件下，打印测试模型B，所述测试模型B的主体为2组矩形，且每组矩形至少包括10个矩形，所述矩形的两端为倒圆角，相邻的矩形之间留有间隙，从上至下或从右至左的间隙值逐渐减小；间隙值从0.5mm递减至0.05mm；得到相应的打印品B1，使用最小规格塞尺对打印品B1成形的间隙逐级测试，塞尺可塞到底，并可完全穿过间隙时，认为间隙成形，可成形间隙中标称最小值即为最小打印间隙。
优选的，步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型C，所述测试模型C的主体为一组黑体字的“检测”字样、一组四棱凸台和一组刻度尺刻度线；所述“检测”字样包括浮雕字和凹刻字两种，字号由上至下为二号、三号、四号、五号、六号字；所述四棱凸台随高度的增加，上表面面积递减，表面成型难度逐渐增大；所述刻度尺刻度线为0.2mm宽，5mm、8mm和10mm长，1mm高，刻度线间的缝隙为0.8mm；得到打印品C1，目测打印品C1的“检测”字样字体是否清晰可见，具体表现为是否可成形、无断裂、无粘连；目测四棱凸台是否有平台、有楞角。
优选的，步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型D，所述测试模型D的主体为一个桥式结构，桥面跨度为30mm；桥高为17mm，桥柱截面为5mm*5mm，桥面厚度为1mm；得到打印品D1，先目测打印品D1的桥梁下面是否出现悬丝；然后测量桥接处的三点O、A、B分别对应的纵向坐标值Z0、ZA、ZB，根据公式计算桥面下沉距离L1和底面下垂距离L2；
其计算公式为：L1＝Z0-ZA；L2＝Z0-ZB-1
式中：Z0为O点的纵向坐标值，单位为mm；ZA为A点的纵向坐标值，单位为mm；ZB为B点的纵向坐标值，单位为mm；L1为桥面下沉距离，单位为mm；L2为底面下垂距离，单位为mm。
优选的，步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型E，所述测试模型E的主体为一个倾斜的矩形；所述矩形倾斜面与水平面夹角为45°；得到打印品E1，测量45°斜面下表面的波纹度，根据实测的波幅值，判断悬垂表现。
优选的，步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型F，所述测试模型F的主体为1组哑铃型薄片，共5片，所述哑铃型薄片厚度为1.2mm；得到打印品F1，对其进行拉伸测试，首先将试样从打印品F1底座取下，一次性使用，将试样对称地夹在拉力试验机的上、下夹持器中，夹持部位为试样的两端，开动拉力试验机，以5mm/min的速度缓慢拉伸，记录试样断裂时的最大拉力；根据公式计算打印品粘接强度：
计算公式：
Figure GDA0002259187350000041
式中：σ为打印品粘接强度，单位为MPa；
Figure GDA0002259187350000042
为试样平均拉伸断裂的最大负荷，单位为N；S为式样截面积，单位为mm2。
优选的，步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，仅改变“层厚”为制造商标称的最小值，打印测试模型G，所述测试模型G的主体为1个长、宽、高均为50mm的中空立方体，壁厚3mm；得到打印品G1，根据JB/T 9924-1999中相应的试验方法，测量四个侧面水平方向的平均波幅值、竖直方向的平均波幅值，以及上表面的平均波幅值，计算相应的波纹度。
优选的，所述打印品G1的主体为中空立方体，分别在打印品G1四个竖直侧面内每个测量区域内测量连续10层的厚度L，根据公式计算出四个侧面的平均层厚λ：
计算公式：
Figure GDA0002259187350000051
式中：λ为层厚，单位为mm；L为连续10层的厚度，单位为mm。
优选的，步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型H，所述测试模型H的主体为一个20mm*20mm*130mm的中空长方体；得到打印品H1，根据GB/T 1800.1-2009中关于面对基准平面的垂直度公差的要求，分别测量垂直于X轴和Y轴的两竖直面上10个点的坐标，根据公式计算出X和Y两个方向上的垂直度，
计算公式：tX＝tXmax-tXmin；tY＝tYmax-tYmin
式中：tX为X方向垂直度，tXmax为X方向最大值，tXmin为X方向最小值；tY为Y方向垂直度，tYmax为Y方向最大值，tYmin为X方向最小值。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明更深入地剖析了打印品各种缺陷的形成机理，据此制定各检测项目及其测量内容，通过数据结果直接反映打印品质量，达到了量化的程度，更加客观和准确，在无对比参照的情况下，也可以对其进行评价，根据此方法得出的评价结果可使用户和买家获得关于产品质量的更准确有效的信息。
附图说明
图1是本发明测试模型A的结构示意图；
图2是本发明测试模型B的结构示意图；
图3是本发明测试模型C的结构示意图；
图4是本发明测试模型D的结构示意图；
图5是本发明测试模型E的结构示意图；
图6是本发明测试模型F的结构示意图；
图7是本发明测试模型G的结构示意图；
图8是本发明测试模型A的结构示意图；
图9是本发明打印品A1的结构示意图；
图10是本发明打印品B1的俯视示意图；
图11是本发明打印品C1的俯视示意图；
图12是本发明打印品D1的主视示意图；
图13是本发明打印品D1的侧视示意图；
图14是本发明打印品D1的桥面结构示意图；
图15是本发明打印品E1的主视示意图；
图16是本发明打印品F1的俯视示意图；
图17是本发明打印品F1的试样结构示意图；
图18是本发明打印品G1的结构示意图；
图19是本发明打印品G1的俯视示意图；
图20是本发明打印品G1的主视示意图；
图21是本发明打印品H1的俯视示意图；
图22是本发明打印品H1的主视示意图；
图23是本发明打印品H1的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
如图1-23所示，一种熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，包括以下步骤：
步骤1：将待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印规定的测试模型，得到相应的打印品；
步骤2：采用检测工具、计算公式或目测分别测量打印品的数值以及外观:分析得出待测熔融沉积(FDM)式3D打印机的打印精度、分辨力、桥接表现、悬垂表现、粘接强度、表面波纹度、最小打印层厚和垂直度；
步骤3：将待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在最佳设置的条件下，打印规定的测试模型，打印的测试模型即打印品；
步骤4：采用检测工具测量打印品，分析得出待测熔融沉积(FDM)式3D打印机的最小打印间隙；
其中，所述测试模型包括用于评价打印精度的测试模型A、用于评价最小打印间隙的测试模型B、用于评价分辨力的测试模型C、用于评价桥接表现的测试模型D、用于评价悬垂表现的测试模型E、用于评价粘结强度的测试模型F、用于评价表面波纹度以及最小打印厚度的测试模型G和用于评价垂直度的测试模型H；步骤1中采用的测试模型为测试模型A、测试模型C、测试模型D、测试模型E、测试模型F、测试模型G和测试模型H；步骤3中的测试模型为测试模型B。
步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型A，所述的测试模型A为正方体，得到相应的打印品A1，所述打印品A1同一个角对应不同方向的三条边分别为X、Y、Z，
其计算公式为：
Figure GDA0002259187350000071
式中：△X为X方向平均尺寸误差，单位为mm；△Y为Y方向平均尺寸误差，单位为mm；△Z为Z方向平均尺寸误差，单位为mm。
步骤3、步骤4所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在最佳设置的条件下，打印测试模型B，所述测试模型B的主体为2组矩形，且每组矩形至少包括10个矩形，所述矩形的两端为倒圆角，相邻的矩形之间留有间隙，从上至下或从右至左的间隙值逐渐减小；间隙值从0.5mm递减至0.05mm；得到相应的打印品B1，使用最小规格塞尺对打印品B1成形的间隙逐级测试，塞尺可塞到底，并可完全穿过间隙时，认为间隙成形，可成形间隙中标称最小值即为最小打印间隙。
步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型C，所述测试模型C的主体为一组黑体字的“检测”字样、一组四棱凸台和一组刻度尺刻度线；所述“检测”字样包括浮雕字和凹刻字两种，字号由上至下为二号、三号、四号、五号、六号字；所述四棱凸台随高度的增加，上表面面积递减，表面成型难度逐渐增大；所述刻度尺刻度线为0.2mm宽，5mm、8mm和10mm长，1mm高，刻度线间的缝隙为0.8mm；得到打印品C1，目测打印品C1的“检测”字样字体是否清晰可见，具体表现为是否可成形、无断裂、无粘连；目测四棱凸台是否有平台、有楞角。
步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型D，所述测试模型D的主体为一个桥式结构，桥面跨度为30mm；桥高为17mm，桥柱截面为5mm*5mm，桥面厚度为1mm；得到打印品D1，先目测打印品D1的桥梁下面是否出现悬丝；然后测量桥接处的三点O、A、B分别对应的纵向坐标值Z0、ZA、ZB，根据公式计算桥面下沉距离L1和底面下垂距离L2；
其计算公式为：L1＝Z0-ZA；L2＝Z0-ZB-1
式中：Z0为O点的纵向坐标值，单位为mm；ZA为A点的纵向坐标值，单位为mm；ZB为B点的纵向坐标值，单位为mm；L1为桥面下沉距离，单位为mm；L2为底面下垂距离，单位为mm。
步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型E，所述测试模型E的主体为一个倾斜的矩形；所述矩形倾斜面与水平面夹角为45°；得到打印品E1，测量45°斜面下表面的波纹度，根据实测的波幅值，判断悬垂表现。
步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型F，所述测试模型F的主体为1组哑铃型薄片，共5片，所述哑铃型薄片厚度为1.2mm；得到打印品F1，对其进行拉伸测试，首先将试样从打印品F1底座取下，一次性使用，将试样对称地夹在拉力试验机的上、下夹持器中，夹持部位为试样的两端，开动拉力试验机，以5mm/min的速度缓慢拉伸，记录试样断裂时的最大拉力；根据公式计算打印品粘接强度：
计算公式：
Figure GDA0002259187350000081
式中：σ为打印品粘接强度，单位为MPa；
Figure GDA0002259187350000082
为试样平均拉伸断裂的最大负荷，单位为N；S为式样截面积，单位为mm2。
步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，仅改变“层厚”为制造商标称的最小值，打印测试模型G，所述测试模型G的主体为1个长、宽、高均为50mm的中空立方体，壁厚3mm；得到打印品G1，根据JB/T 9924-1999中相应的试验方法，测量四个侧面水平方向的平均波幅值、竖直方向的平均波幅值，以及上表面的平均波幅值，计算相应的波纹度。
所述打印品G1的主体为中空立方体，分别在打印品G1四个竖直侧面内每个测量区域内测量连续10层的厚度L，根据公式计算出四个侧面的平均层厚λ：
计算公式：
Figure GDA0002259187350000083
式中：λ为层厚，单位为mm；L为连续10层的厚度，单位为mm。
步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型H，所述测试模型H的主体为一个20mm*20mm*130mm的中空长方体；得到打印品H1，根据GB/T 1800.1-2009中关于面对基准平面的垂直度公差的要求，分别测量垂直于X轴和Y轴的两竖直面上10个点的坐标，根据公式计算出X和Y两个方向上的垂直度，
计算公式：tX＝tXmax-tXmin；tY＝tYmax-tYmin
式中：tX为X方向垂直度，tXmax为X方向最大值，tXmin为X方向最小值；tY为Y方向垂直度，tYmax为Y方向最大值，tYmin为X方向最小值。
试样的停放时间和测试环境应符合下列要求：试验应在环境温度为23℃±5℃，湿度：40％±20％RH；打印前，测试样机与耗材在试验温度下放置时间应不小于0.5小时；测试版打印完成，试样制备后到试验的最短时间为0.5小时，最长时间为3小时。
评价项目包括：打印精度；最小打印间隙；分辨力；桥接表现；悬垂表现；粘接强度；表面波纹度；最小打印层厚；垂直度。
如图1所示，测试模型A为主体为边长为20mm的立方体。测试打印精度时：待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型A；按图9中所示位置分别测量正方体在X、Y、Z方向的尺寸，根据
公式
Figure GDA0002259187350000091
式中：△X为X方向平均尺寸误差，单位为mm；△Y为Y方向平均尺寸误差，单位为mm；△Z为Z方向平均尺寸误差，单位为mm；计算各方向尺寸的绝对偏差。每个方向测量5次，取平均值。
如图2所示，测试模型B为主体为2组矩形，所述矩形两端为倒圆角；如图10所示，打印品B1为主体为2组矩形，所述矩形两端为倒圆角，且每组矩形包括11个矩形，1组与X平行、1组与Y平行；相邻的矩形之间留有间隙，从上至下的一组和从右至左的一组的间隙逐渐减小；间隙值从0.5mm递减至0.05mm，具体尺寸如图所示。所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在最佳设置的条件下，打印测试模型B，得到相应的打印品B1，使用最小规格塞尺对打印品B1成形的间隙逐级测试，塞尺可塞到底，并可完全穿过间隙时，认为间隙成形，可成形间隙中标称最小值即为最小打印间隙。
如图3所示，所述测试模型C的主体为一组黑体字的“检测”字样、一组四棱凸台和一组刻度尺刻度线；所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型C，得到相应的打印品C1，如图11所示，所述打印品C1的主体为一组黑体字的“检测”字样、一组四棱凸台和一组刻度尺刻度线；所述“检测”字样包括浮雕字和凹刻字两种，字号由上至下为二号、三号、四号、五号、六号字；所述四棱凸台随高度的增加，上表面面积递减，表面成型难度逐渐增大；所述刻度尺刻度线为0.2mm宽，5mm、8mm和10mm长，1mm高，刻度线间的缝隙为0.8mm；目测打印品C1的“检测”字样字体是否清晰可见，具体表现为是否可成形、无断裂、无粘连；目测四棱凸台是否有平台、有楞角。
如图4所示，所述测试模型D的主体为一个桥式结构；所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型D，得到相应的打印品D1，如图12和13所示，所述打印品D1的主体为一个桥式结构，桥面跨度为30mm；桥高为17mm，桥柱截面为5mm*5mm，桥面厚度为1mm；如图14所示，是打印品D1的桥面结构示意图，先目测打印品D1的桥梁下面是否出现悬丝；然后测量桥接处的三点O、A、B分别对应的纵向坐标值Z0、ZA、ZB，根据公式计算桥面下沉距离L1和底面下垂距离L2；
其计算公式为：L1＝Z0-ZA；L2＝Z0-ZB-1
式中：Z0为O点的纵向坐标值，单位为mm；ZA为A点的纵向坐标值，单位为mm；ZB为B点的纵向坐标值，单位为mm；L1为桥面下沉距离，单位为mm；L2为底面下垂距离，单位为mm。
如图5所示，所述测试模型E的主体为一个倾斜的矩形；所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型E，得到相应的打印品E1，如图15所示，所述打印品E1的主体为一个倾斜的矩形；所述矩形倾斜面与水平面夹角为45°；首先测量45°斜面下表面的波纹度，根据实测的波幅值，判断悬垂表现。
如图6所示，所述测试模型F的主体为1组哑铃型薄片，共5片；所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型F，得到相应的打印品F1，所述打印品F1的主体为1组哑铃型薄片，共5片，所述哑铃型薄片厚度为1.2mm，如图16所示；要想得到打印品的粘结强度，需要对其哑铃型薄片及性能拉伸测试，如图17所示为试样结构示意图，首先将试样从打印品F1底座取下，一次性使用，将试样对称地夹在拉力试验机的上、下夹持器中，夹持部位为试样的两端，开动拉力试验机，以5mm/min的速度缓慢拉伸，记录试样断裂时的最大拉力；根据公式计算打印品粘接强度：
计算公式：
Figure GDA0002259187350000111
式中：σ为打印品粘接强度，单位为MPa；
Figure GDA0002259187350000112
为试样平均拉伸断裂的最大负荷，单位为N；S为式样截面积，单位为mm2。
如图7所示，所述测试模型G的主体为1个长、宽、高均为50mm的中空立方体，壁厚3mm；所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，仅改变“层厚”为制造商标称的最小值，打印测试模型G，得到相应的打印品G1，所述打印品G1的主体为1个长、宽、高均为50mm的中空立方体，壁厚3mm，如图18、19和20所示；数字1～12所对应的竖直面区域(纵向)用于测量纵向波纹度；字母a～l所对应的竖直面区域(横向)用于测量横向波纹度；根据JB/T 9924-1999中相应的试验方法，测量四个侧面水平方向的平均波幅值、竖直方向的平均波幅值，以及上表面的平均波幅值，计算相应的波纹度。
如图19所示，字母A～D表示测量层厚时分别在4个竖直面内取样；分别在打印品G1四个竖直侧面内每个测量区域内测量连续10层的厚度L，根据公式计算出四个侧面的平均层厚λ：
计算公式：
Figure GDA0002259187350000113
式中：λ为层厚，单位为mm；L为连续10层的厚度，单位为mm。
如图8所示，所述测试模型H的主体为一个20mm*20mm*130mm的中空长方体；所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型H，得到相应的打印品H1，所述打印品H1的主体为一个20mm*20mm*130mm的中空长方体，如图21、22和23所示，根据GB/T 1800.1-2009中关于面对基准平面的垂直度公差的要求，分别测量垂直于X轴和Y轴的两竖直面上10个点的坐标，根据公式计算出X和Y两个方向上的垂直度，
计算公式：tX＝tXmax-tXmin；tY＝tYmax-tYmin
式中：tX为X方向垂直度，tXmax为X方向最大值，tXmin为X方向最小值；tY为Y方向垂直度，tYmax为Y方向最大值，tYmin为X方向最小值。
本发明更深入地剖析了打印品各种缺陷的形成机理，据此制定各检测项目及其测量内容，通过数据结果直接反映打印品质量，达到了量化的程度，更加客观和准确，在无对比参照的情况下，也可以对其进行评价，根据此方法得出的评价结果可使用户和买家获得关于产品质量的更准确有效的信息。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印规定的测试模型，得到相应的打印品；
步骤2：采用检测工具、计算公式或目测分别测量打印品的数值以及外观：分析得出待测熔融沉积(FDM)式3D打印机的打印精度、分辨力、桥接表现、悬垂表现、粘接强度、表面波纹度、最小打印层厚和垂直度；
步骤3：将待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在最佳设置的条件下，打印规定的测试模型，打印的测试模型即打印品；
步骤4：采用检测工具测量打印品，分析得出待测熔融沉积(FDM)式3D打印机的最小打印间隙；
其中，所述测试模型包括用于评价打印精度的测试模型A、用于评价最小打印间隙的测试模型B、用于评价分辨力的测试模型C、用于评价桥接表现的测试模型D、用于评价悬垂表现的测试模型E、用于评价粘结强度的测试模型F、用于评价表面波纹度以及最小打印厚度的测试模型G和用于评价垂直度的测试模型H；步骤1中采用的测试模型为测试模型A、测试模型C、测试模型D、测试模型E、测试模型F、测试模型G和测试模型H；步骤3中的测试模型为测试模型B。
2.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型A，所述的测试模型A为正方体，得到相应的打印品A1，所述打印品A1同一个角对应不同方向的三条边分别为X、Y、Z，
其计算公式为：
Figure FDA0002259187340000011
式中：△X为X方向平均尺寸误差，单位为mm；△Y为Y方向平均尺寸误差，单位为mm；△Z为Z方向平均尺寸误差，单位为mm。
3.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤3、步骤4所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在最佳设置的条件下，打印测试模型B，所述测试模型B的主体为2组矩形，且每组矩形至少包括10个矩形，所述矩形的两端为倒圆角，相邻的矩形之间留有间隙，从上至下或从右至左的间隙值逐渐减小；间隙值从0.5mm递减至0.05mm；得到相应的打印品B1，使用最小规格塞尺对打印品B1成形的间隙逐级测试，塞尺可塞到底，并可完全穿过间隙时，认为间隙成形，可成形间隙中标称最小值即为最小打印间隙。
4.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型C，所述测试模型C的主体为一组黑体字的“检测”字样、一组四棱凸台和一组刻度尺刻度线；所述“检测”字样包括浮雕字和凹刻字两种，字号由上至下为二号、三号、四号、五号、六号字；所述四棱凸台随高度的增加，上表面面积递减，表面成型难度逐渐增大；所述刻度尺刻度线为0.2mm宽，5mm、8mm和10mm长，1mm高，刻度线间的缝隙为0.8mm；得到打印品C1，目测打印品C1的“检测”字样字体是否清晰可见，具体表现为是否可成形、无断裂、无粘连；目测四棱凸台是否有平台、有楞角。
5.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型D，所述测试模型D的主体为一个桥式结构，桥面跨度为30mm；桥高为17mm，桥柱截面为5mm*5mm，桥面厚度为1mm；得到打印品D1，先目测打印品D1的桥梁下面是否出现悬丝；然后测量桥接处的三点O、A、B分别对应的纵向坐标值Z0、ZA、ZB，根据公式计算桥面下沉距离L1和底面下垂距离L2；
其计算公式为：L1＝Z0-ZA；L2＝Z0-ZB-1
式中：Z0为O点的纵向坐标值，单位为mm；ZA为A点的纵向坐标值，单位为mm；ZB为B点的纵向坐标值，单位为mm；L1为桥面下沉距离，单位为mm；L2为底面下垂距离，单位为mm。
6.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型E，所述测试模型E的主体为一个倾斜的矩形；所述矩形倾斜面与水平面夹角为45°；得到打印品E，测量45°斜面下表面的波纹度，根据实测的波幅值，判断悬垂表现。
7.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型F，所述测试模型F的主体为1组哑铃型薄片，共5片，所述哑铃型薄片厚度为1.2mm；得到打印品F1，对其进行拉伸测试，首先将试样从打印品F1底座取下，一次性使用，将试样对称地夹在拉力试验机的上、下夹持器中，夹持部位为试样的两端，开动拉力试验机，以5mm/min的速度缓慢拉伸，记录试样断裂时的最大拉力；根据公式计算打印品粘接强度：
计算公式：
Figure FDA0002259187340000031
式中：σ为打印品粘接强度，单位为MPa；
Figure FDA0002259187340000032
为试样平均拉伸断裂的最大负荷，单位为N；S为式样截面积，单位为mm2。
8.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，仅改变“层厚”为制造商标称的最小值，打印测试模型G，所述测试模型G的主体为1个长、宽、高均为50mm的中空立方体，壁厚3mm；得到打印品G1，根据JB/T 9924-1999中相应的试验方法，测量四个侧面水平方向的平均波幅值、竖直方向的平均波幅值，以及上表面的平均波幅值，计算相应的波纹度。
9.根据权利要求8所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：所述打印品G1的主体为中空立方体，分别在打印品G1四个竖直侧面内每个测量区域内测量连续10层的厚度L，根据公式计算出四个侧面的平均层厚λ：
计算公式：
Figure FDA0002259187340000033
式中：λ为层厚，单位为mm；L为连续10层的厚度，单位为mm。
10.根据权利要求1所述的熔融沉积(FDM)式3D打印机打印品评价方法，其特征在于：步骤1、步骤2所述待测熔融沉积(FDM)式3D打印机在出厂默认的标准设置条件下，打印测试模型H，所述测试模型H的主体为一个20mm*20mm*130mm的中空长方体；得到打印品H1，根据GB/T 1800.1-2009中关于面对基准平面的垂直度公差的要求，分别测量垂直于X轴和Y轴的两竖直面上10个点的坐标，根据公式计算出X和Y两个方向上的垂直度，
计算公式：tX＝tXmax-tXmin；tY＝tYmax-tYmin
式中：tX为X方向垂直度，tXmax为X方向最大值，tXmin为X方向最小值；tY为Y方向垂直度，tYmax为Y方向最大值，tYmin为X方向最小值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112213205B (zh) * 2020-10-13 2023-05-02 上海建工建材科技集团股份有限公司 3d打印水泥基材料弯曲性及伸出性测试方法
CN113048903A (zh) * 2021-03-18 2021-06-29 爱迪特（秦皇岛）科技股份有限公司 一种3d打印材料变形情况的测试方法
CN113320143B (zh) * 2021-06-29 2022-03-29 华中科技大学 聚合物连续纤维复合层的连续3d打印方法及质量评估方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105150540A (zh) * 2015-09-28 2015-12-16 常州大学 一种熔丝沉积成型三维打印材料打印适用性评价方法
CN105538718A (zh) * 2016-01-15 2016-05-04 吉林大学 一种熔融沉积成型3d打印方法
CN106042374A (zh) * 2015-12-27 2016-10-26 南京新月材料科技有限公司 一种解决熔融沉积3d打印强度的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6485617B2 (ja) * 2014-06-20 2019-03-20 泰 金田 支持なしで水平にフィラメントを配列する３次元印刷方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105150540A (zh) * 2015-09-28 2015-12-16 常州大学 一种熔丝沉积成型三维打印材料打印适用性评价方法
CN106042374A (zh) * 2015-12-27 2016-10-26 南京新月材料科技有限公司 一种解决熔融沉积3d打印强度的方法
CN105538718A (zh) * 2016-01-15 2016-05-04 吉林大学 一种熔融沉积成型3d打印方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《浅谈FDM打印机的误差分析与3 D模型质量优化》;朱静等;《东莞理工学院学报》;20151031;第22卷(第5期);全文 *
《环境温度对3D打印成型精度的影响》;屈晨光等;《塑料工业》;20150531;第43卷(第8期);全文 *

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