隨著人工智能和信息技術(shù)的更新?lián)Q代,現(xiàn)代制造業(yè)變得更具有柔性。新興的3D打印、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)機(jī)器人等熱點技術(shù)大大促進(jìn)了傳統(tǒng)制造行業(yè)的發(fā)展,其中3D打印技術(shù)在近三十年里進(jìn)步迅速。相比于傳統(tǒng)加工制造方式,3D打印具有低成本、高效率、柔性高且材料損失少的優(yōu)點,它將給智能制造行業(yè)帶來深刻變革。本文基于壓電微噴原理和可控焊錫顆粒噴射打印的需求,以實現(xiàn)熱熔焊錫微液滴可靠、精確打印為研究目標(biāo),開展了基于壓電微噴技術(shù)的熱熔焊錫顆粒打印技術(shù)的研究。在緒論中討論了當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于壓電微噴技術(shù)、金屬零部件打印成型和現(xiàn)有3D打印技術(shù)的研究現(xiàn)狀。明確了本課題的研究目的和意義,并對課題的主要研究內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。確定了焊錫顆粒打印系統(tǒng)各組成部分需要實現(xiàn)的功能。首先根據(jù)噴射打印出形狀規(guī)則、大小可控的焊錫顆粒的需求確定了整體的設(shè)計方案。討論了壓電微噴裝置的工作原理,并提出了以壓電疊堆為驅(qū)動部件結(jié)合柔性鉸鏈位移放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行位移放大的驅(qū)動方案。確定了壓電疊堆在位移放大機(jī)構(gòu)上的安裝方法并討論了其有效性。然后根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化分析的結(jié)果,對位移放大機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,提高了機(jī)構(gòu)的工作性能和響應(yīng)速度。完成了熱熔腔體的結(jié)構(gòu)設(shè)計... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Frustum公司設(shè)計并使用3D打印生產(chǎn)的金屬樣件2014年，中科院理化技術(shù)研究所的WangLei等人[37]提出了一種兼容金屬3D

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-70%，并且滿足力學(xué)方面的要求，減少的質(zhì)量為每一架飛機(jī)每年節(jié)省十幾萬美金，打印出來的樣件如圖1-2所示。圖1-2Frustum公司設(shè)計并使用3D打印生產(chǎn)的金屬樣件2014年，中科院理化技術(shù)研究所的WangLei等人[37]提出了一種兼容金屬和非金屬的3D打印方法，可以用于電子元器件襯底和電路的同時打印和封裝。該方法通過控制打印噴頭的溫度和施加在注射器中的液態(tài)金屬墨水上的空氣壓力等，實現(xiàn)了低熔點金屬合金和非金屬油墨的同時打櫻打印的實體在室溫放置一段時間進(jìn)行固化，最后對實體進(jìn)行了系統(tǒng)的評估。采用該方法打印的具體過程和幾個打印實體如圖1-3所示。圖1-3混合3D打印的過程展示和幾個打印出的實體2016年，臺灣國立成功大學(xué)的王建勛等人[38]通過噴墨打印的方法將熔融的無鉛焊錫噴出后堆積為金屬實體，并對其過程進(jìn)行了瞬態(tài)分析。通過調(diào)節(jié)噴口與基板之間的距離，并用高速相機(jī)記錄其堆積是否準(zhǔn)確，證明了熔融無鉛焊錫的垂直和傾斜柱結(jié)構(gòu)可以使用壓電噴墨印刷系統(tǒng)進(jìn)行制造。而3D微結(jié)構(gòu)的端部形狀取決于從噴嘴到基板的距離以及熔融的無鉛焊錫液滴的沖擊速度。打

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-印出無鉛焊錫柱狀結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。圖1-4噴射高度不同的情況下焊錫堆積的柱狀結(jié)構(gòu)2017年，西北工業(yè)大學(xué)的齊樂華課題組[39,40]提出了一種分析噴射液滴角落重疊程度的數(shù)學(xué)模型。通過在打印前確定實體輪廓線角度和打印液滴數(shù)目來補(bǔ)償液滴中心之間的距離，使得相鄰液滴之間的距離適中，從而解決了液滴過分重疊降低打印實體質(zhì)量的問題。利用壓電微噴機(jī)構(gòu)在平坦的基板上噴射金屬液滴，通過計算獲得液滴的坐標(biāo)，打印結(jié)果提高了成型件的質(zhì)量。圖1-5展示了其最終打印件的效果圖，可以看出液滴均勻，重疊狀況得到改善。圖1-5經(jīng)過模型優(yōu)化后的打印件1.2.2壓電微噴平面金屬印刷的研究現(xiàn)狀2013年，法國的RitaFaddoul等人[41]采用壓電微噴裝置在氧化鋁帶上進(jìn)行銀線的打印，在液態(tài)銀中加入適量的水和乙二醇優(yōu)化其物理性質(zhì)，使其能夠經(jīng)21.5μm的噴口噴射到基體上，并在700℃下進(jìn)行燒結(jié)，最終形成的銀線具有接近于銀的最小電阻率，但長時間的高溫?zé)Y(jié)耗費(fèi)時間，導(dǎo)致效率較低，圖1-6為打印出來并燒結(jié)的銀線。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]不同金屬3D打印增材制造技術(shù)對比分析[J]. 李素麗.  中國鑄造裝備與技術(shù). 2016(06)
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[10]“中國制造2025”下的3D打印[J]. 于灝.  新材料產(chǎn)業(yè). 2015(07)

博士論文
[1]壓電微噴機(jī)構(gòu)耦合特性及噴射性能研究[D]. 李鍇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018

碩士論文
[1]數(shù)字微噴光固化三維打印成型裝置設(shè)計與試驗[D]. 尹亞楠.南京師范大學(xué) 2015
[2]3D打印按需滴化微噴射關(guān)鍵技術(shù)[D]. 鄭振糧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]壓電式噴射三維打印成型系統(tǒng)開發(fā)與實驗研究[D]. 朱天柱.華中科技大學(xué) 2012
[4]面向三維打印的壓電式噴頭的驅(qū)動與控制[D]. 胡飛飛.西安電子科技大學(xué) 2012



本文編號：3249588