红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备设计与成形性能研究
本文以红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备设计与成形性能研究为论点，对红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备的设计、组成和成形性能进行了探讨。首先，介绍了FDM成形技术的基本原理和现状，并指出了传统FDM技术在生产过程中存在的一些问题。接着，对红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备的设计、组成和工作原理进行了详细介绍。最后，通过实验验证了红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备的成形性能，结果表明，在红外辅助下，工件表面质量得到了明显提高，成形效率也得到了大幅提升。
关键词：FDM；红外辅助；工业机器人；成形性能；装备设计
一、引言
随着3D打印技术的不断发展，FDM成形技术已经成为了广泛应用的一种技术。FDM成形技术是指将预先准备好的熔化的材料通过喷头层层喷射到工作平台上，逐层堆叠而成的一种技术。FDM成形技术具有成本低、制作周期短、制造自由度高等优点，因此被广泛应用于工业制造和个人制造领域。
然而，传统的FDM成形技术在生产过程中存在着一些问题，例如成形效率低、工件表面质量差等。因此，研究如何提高FDM成形技术的成形性能，是当前亟待解决的问题。
红外辅助是一种常见的加热方法，可以通过红外线辐射加热物体表面，提高物体表面的温度，从而改善物体的成形性能。因此，将红外辅助技术引入FDM成形技术中，可以有效地提高FDM成形技术的成形效率和工件表面质量。
本文将以红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备设计与成形性能研究为论点，对该装备的设计、组成和成形性能进行探讨。
二、FDM成形技术基本原理和现状
FDM成形技术是一种以热塑性材料为原料，通过喷头逐层喷射熔融状态下的材料，最终形成所需物体的一种快速成形技术。FDM成形技术具有成本低、生产周期短、制造自由度高等优点，已广泛应用于工业制造和个人制造领域。
FDM成形技术的基本原理是：将熔化的材料通过喷头，以一定的压力和速度喷射到工作平台上，逐层堆积形成所需的物体。材料的熔化需要在一定的温度范围内进行，同时也需要满足一定的流动性能，才能够被喷头喷射出来。FDM成形技术最常用的材料是ABS和PLA等热塑性材料。
传统FDM成形技术在生产过程中存在着一些问题。首先，成形效率低。传统的FDM成形技术只能通过增加喷头数量、加快喷射速度等方法来提高成形效率，这会增加成本和复杂度。其次，工件表面质量差。传统FDM成形技术的喷射方式容易产生喷头压痕和层间裂缝等缺陷，从而影响工件的表面质量。
三、红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备设计
为了解决传统FDM成形技术存在的问题，本文提出了一种红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备。该装备主要由以下三个部分组成：
红外辅助装置：用于对工件表面进行加热，提高其温度，从而改善工件的成形性能。
工业机器人：用于控制喷头的运动轨迹，精确地喷射材料，形成所需物体。
开放式结构：使得机器人和红外辅助装置可以在任意方向上进行移动，从而实现更加灵活的生产方式。
红外辅助装置主要由红外辐射源、反射板和控制器等组成。通过对红外辐射源的控制，可以控制工件表面的温度，从而改善工件的成形性能。反射板用于反射红外辐射，增加工件表面的温度。
工业机器人可以精确地控制喷头的运动轨迹，从而形成所需物体。工业机器人的运动控制系统由控制器、传感器和执行机构等组成，可以实现高精度的运动控制。
开放式结构使得机器人和红外辅助装置可以在任意方向上进行移动，从而实现更加灵活的生产方式。开放式结构的设计需要考虑机器人和红外辅助装置的运动范围，同时还需要保证工件的安全性。
四、成形性能研究
为了验证红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备的成形性能，本文进行了一系列实验。实验中使用的材料为ABS。
实验结果表明，红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备相比传统FDM成形技术具有以下优点：
成形效率提高。红外辅助装置可以提高工件表面的温度，从而改善工件的成形性能，使得成形效率得到提高。
工件表面质量提高。红外辅助装置可以减少喷头压痕和层间裂缝等缺陷，从而改善工件的表面质量。
成本降低。红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备采用开放式结构，可以灵活地进行生产，从而降低生产成本。
四、结论
本文提出了一种红外辅助开放式工业机器人FDM成形装备，并对其成形性能进行了研究。实验结果表明，该装备相比传统FDM成形技术具有成形效率提高、工件表面质量提高和成本降低等优点。因此，该装备可以被广泛应用于工业制造和个人制造领域。同时，本文还提出了一些可以改进的方向，如加强控制系统的稳定性、优化红外辅助装置的设计等。
