机械工程学报

作者：刘晓军, 单忠德, 刘检华, 刘丰, 李志坤, 张敬科, 郭珍珍

单位：1. 北京理工大学机械与车辆学院 北京 100081;2. 先进成形技术与装备全国重点实验室 北京 100044;3. 南京航空航天大学机电学院 南京 210016

关键词：连续纤维,3D打印,张力调控,自适应方法,调控精度；

基金：国家重点研发计划(2023YFB4605302)和中国机械科学研究总院技术发展基金(332301Q9, 332202Q9, 332201Q9)资助项目。

在连续纤维3D打印过程中，打印喷头无规则、随机运动的特点极易导致纤维松弛。针对现有机械式或PID张力控制方法仅可实现张力单向调节，不能实现纤维回抽和张力双向调节的问题，提出连续纤维3D打印张力自适应双向调控方法。首先，开展张力自适应调控系统设计，搭建了连续纤维张力自适应双向调控装置并开展不同工况下的张力实验。随后，分析了初始装置的缺点，并将装置进行结构优化。最后，研究了装置优化前后系统在不同工况下的张力控制精度。研究结果表明，该张力自适应调控系统已初步实现连续纤维在不同收卷速度和张力设置值的张力控制，并且在收线辊正向加速、反向加速、正反向混合变速情况下具有快速调节能力，可将张力的最大误差和平均误差控制在0.24 N和0.097 N。装置优化后，系统的控制精度有明显提升，张力最大误差和平均误差分别减小至0.16 N和0.065 2 N。

来源：2025年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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