3、3D打印与输入技术：散热、强度及手势输入的研究进展

3D打印与输入技术：散热、强度及手势输入的研究进展

在当今的制造业和设计领域，3D打印技术和三维输入系统正发挥着越来越重要的作用。本文将深入探讨FDM工艺中散热对丝材成型质量的影响，以及基于捏合手势的三维输入系统在车辆设计中的应用。

FDM工艺中散热对丝材成型质量的影响

Fused Deposition Modeling（FDM）是增材制造领域广泛应用的技术，它将热塑性材料以熔融丝材的状态从喷嘴挤出，按指定路径逐层沉积在基板或平台上，构建三维实体。在这个过程中，相邻丝材的结合依赖于热能和表面势能。

目前，FDM商用机器通常使用ABS塑料，这种材料从熔融到固化会经历粘性流动态、橡胶态和玻璃态三种状态。橡胶态和玻璃态之间的转变温度被称为玻璃化转变温度（Tg）。在短期热驱动下，大分子链无法完全穿过界面，只有部分主链能与界面和相邻丝材的大分子链相互作用，从而产生内聚力。由于界面分子扩散不充分，FDM制造的三维实体的粘结强度低于材料的固有拉伸强度。同时，丝材相变过程中的收缩和变形会影响三维实体的尺寸精度，这与粘结表面的温度变化密切相关。

粘结丝材的强度理论

基于扩散焊接的理论模型，Yongnian等人提出了FDM丝材粘结强度的判据（公式1），并通过试验得出了FDM丝材粘结强度与判据之间的关系（公式2）。
[
\psi = \int_{0}^{\infty} \xi(T) \cdot e^{-k/T} dt
]
[
\xi(T) =
\begin{cases}
1, & T \geq T_c \
0, & T < T_c
\end{cas