激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日漸廣泛,但是由于材料的限制,大部分SLS打印的產(chǎn)品都是合成塑料、陶瓷、合金等剛性零件,研究能用于激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的柔性材料成為當(dāng)前的迫切需求。本工作采用聚氨酯（TPU）粉末為主料,研究并制備了一種可用于激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的復(fù)合材料,其燒結(jié)制件具有較高的強度及成形精度,可用于制作仿血管等柔性醫(yī)療模型。首先通過正交試驗法對TPU/PS復(fù)合粉末進行激光選區(qū)燒結(jié)實驗,并對制件進行測試,獲得加工工藝參數(shù)對制件強度、成形精度及燒結(jié)密度的影響規(guī)律。其次對不同配比的TPU/PS復(fù)合粉末進行激光選區(qū)燒結(jié)實驗,得到拉伸試件和彎曲試件,通過對制件的尺寸測量、力學(xué)強度測試及通過掃描電鏡對復(fù)合粉末和拉伸試樣斷口進行顯微組織觀察,得到了不同組分配比對燒結(jié)制件顯微組織及拉伸強度、彎曲強度的影響,確定了仿血管柔性材料的理想配比。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

粉末顆粒的微觀形貌

從圖2中TPU的DSC曲線可以看出,TPU的熔融溫度在52 ℃左右。從PS的DSC曲線可知,TPU/PS的熔融溫度在110 ℃左右。隨著PS含量的增加,TPU/PS的熔融點相對于純TPU略有升高,但差別不大,對其加工溫度影響較小。通過燒結(jié)實驗可以觀察到TPU在50 ℃完全結(jié)塊不能流動,故其預(yù)熱溫度設(shè)為48 ℃,由于TPU的熔融溫度低,燒結(jié)時TPU熔化更加充分,而PS部分熔化。2.2.2 正交實驗分析

表3 正交實驗結(jié)果Table 3 Orthogonal experimental results Series Bending strength/MPa Tensile strength/MPa Dimensional deviation/% X Y Z 1 9 4.02 0.31 0.9 8.75 2 5.4 2.34 0.1 -0.77 6.25 3 2.9 1.32 -0.2 -1.9 3 4 2.8 1.23 -0.15 -0.05 -0.75 5 5.6 2.61 0.18 -0.38 3.75 6 2.6 1.08 -0.1 -2.3 0.5 7 3.3 1.50 -0.1 -2.3 3.75 8 0.9 0.53 -0.31 -1.5 3.75 9 2.9 1.25 0.02 -1.1 5.5拉伸強度分析結(jié)果如圖3c所示。對于拉伸強度而言,各因素極差排序為: SC>SA>SB>SD。對于本研究所使用的TPU/PS復(fù)合粉末而言,各因素的重要次序為:掃描間距、單層厚度、激光功率、掃描速度。在同種水平下,通過極差分析可知,A1、B1、C1、D1情況時拉伸強度最大。用同樣的方法可以對試件的彎曲強度及X、Y、Z三個方向的尺寸偏差結(jié)果進行極差分析。通過分析得到了一組具有較高拉伸強度、彎曲強度及較高尺寸精度的工藝參數(shù),以及加工工藝參數(shù)對強度和精度的影響規(guī)律。結(jié)合實驗結(jié)果,最終選定了一組最優(yōu)工藝參數(shù):單層厚度0.10 mm,激光功率8 W,掃描速度2 000 mm/s,掃描間距0.10 mm。


本文編號：3114313