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熔融沉积成型技术(Fused Deposition Modeling,FDM)因为打印成本低,使用原材料种类繁多、设备占地面积小等优点,成为发展迅速的三维打印技术之一。但是也因为一些缺点限制了熔融沉积成型技术的发展,其中如何一体化打印大尺寸制件以及提高其制件力学性能已经成为亟待解决的问题。本文首先提出了单向大尺寸一体化熔融沉积技术拟来解决上述问题;并通过实验和计算分析获得了单向大尺寸熔融沉积试样拉伸强度与挤出头温度、挤出头停留时间、打印速度以及分层厚度这四个工艺参数之间的内在联系,探索了单向大尺寸一体化熔融沉积技术的可行性;然后通过ANSYS“单元生死”技术结合参数化编程语言(APDL)模拟了单向大尺寸FDM制件在改进型与传统型两种不同扫描路径下的纵向和等效残余应力的大小和分布;最后为单向大尺寸一体化熔融沉积技术研制了配套的四轴FDM设备,并进行了单向大尺寸制件的一体化打印,验证了单向大尺寸一体化熔融沉积技术的可行性,并与分体打印粘接试样的性能作比较,验证了该技术的优越性。本文提出的单向大尺寸一体化熔融沉积技术只需要改变活动打印板所在轴的打印范围以及添加活动打印板即可一体化打印更大尺寸的单向大尺寸制件。然后本文对ABS和PC以及相容剂E-MA-GMA的共混合金打印的单向大尺寸试样进行了单变量实验以及正交综合实验分析,进而总结了工艺参数与单向大尺寸熔融沉积试样拉伸强度之间的联系,并找出了最佳的工艺参数组合,发现较低的挤出头温度可以较少挤出头停留区域沉积料的冗余,较小的分层厚度有利于打印出内部结构更加致密的单向大尺寸FDM制件。改进型扫描路径通过降低制件冷却温差,从而降低了单向FDM制件纵向以及等效残余应力,并且减少了高应力的波动次数,这对于FDM技术扫描路径的选择和优化具有参考意义,也为提高单向FDM制件质量提供了一种解决方案。最后为该技术配套研制的四轴三维打印机的第四轴为X2轴,结构设计采用了叠加结构;控制上用T0和T1来区分X1轴和X2轴所执行的G代码,通过该三维打印机可以一体化打印轮廓清晰、质量均匀、精度较高的单向大尺寸制件。