3、3D打印与输入技术的前沿探索

3D打印与输入技术的前沿探索

在当今制造业和设计领域，3D打印技术与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工艺中散热对长丝成型质量的影响，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工艺中散热对长丝成型质量的影响

Fused Deposition Modeling（FDM）作为增材制造领域广泛应用的技术，通过将热塑性材料以熔融长丝状态从喷嘴挤出，并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，散热对长丝的成型质量和部件强度有着显著影响，但相关研究相对较少。

FDM工艺及长丝粘结原理

FDM工艺中，相邻长丝的粘结依赖于热能和表面电位。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）。在短时间热驱动下，大分子链无法完全穿过界面，只有部分主链能与界面及相邻长丝的大分子链相互作用，从而产生内聚力。因此，FDM制造的三维实体的粘结强度低于材料的固有拉伸强度，同时长丝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。

基于扩散焊接的理论模型，有研究提出了FDM长丝粘结强度的判据（公式1），以及FDM长丝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