3D打印對制造技術(shù)改變是革命性的,它不僅把大型制造業(yè)的流水線集于一臺小型設(shè)備,同時也變革著制造業(yè)的生產(chǎn)方式和制造理念,這種變化必然會影響我們的生活。但對3D打印來說,材料和設(shè)備是限制其發(fā)展的兩個重要因素。針對這些限制,基于高分子材料先進制造技術(shù)“微積分”的思想,設(shè)計了熔體微分三維成型設(shè)備,該設(shè)備采用“先熔化后建壓擠出”螺桿推動的送料方式。結(jié)合以往設(shè)備的不足以及FDM(熔融沉積成型)三維成型的要求,設(shè)計研發(fā)了成型尺寸為2m*2m*1.5m的新型FDM粒料三維成型設(shè)備,進行了一系列的成型工藝實驗探索,具體工作如下:1、新型FDM粒料三維成型設(shè)備的研發(fā)與制造。該裝置熔融建壓單元利用螺桿輸送建壓,噴頭處采用熔體計量泵精確控制擠出量;采用平臺固定、噴頭部分移動的方式三維成型,節(jié)省了大量空間;同時將三維成型系統(tǒng)、壓力回路控制系統(tǒng)、熔融塑化輸送系統(tǒng)的控制部分集約成一個系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、簡化操作、減少對人工的依賴性。2、新型FDM粒料3D打印材料可打印性的研究。該設(shè)備可適用的材料范圍非常廣泛,為了建立該設(shè)備完整的工藝體系,本文結(jié)合材料本身的特性和FDM三維成型的要求,提出了 5個指標的評價體系,分別是熔融溫度、流動性、出絲連續(xù)性、出絲收縮性、層粘性,滿足這5個指標的可塑性材料即可利用該設(shè)備進行3D成型。然后分別通過單一聚合物、PLA/TPU共混物、陶瓷基復(fù)合材料三種類型的物料介紹了該評價體系。該評價體系不僅可以判斷材料是否適合通過該設(shè)備進行3D成型,還可以通過該評價體系對材料進行針對性改性,使其適用于該設(shè)備,對FDM類型3D打印材料的發(fā)展有指導(dǎo)意義。3、按照該設(shè)備的三維成型工序,以PLA/TPU為研究材料進行了工藝參數(shù)的研究。首先根據(jù)材料的特性初步選擇熔融塑化溫度和成型溫度,然后根據(jù)需要的流量和出絲直徑選擇合適的噴嘴直徑、成型溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、壓力范圍、熔體泵轉(zhuǎn)速等參數(shù);通過簡單形狀打印,根據(jù)精度要求和材料特性選擇合適的層高、打印速度匹配流量與出絲直徑;最后打印復(fù)雜的結(jié)構(gòu),通過性能檢測分析材料的各種性能是否符合要求。4、基于FDM粒料3D打印成型設(shè)備,以PLA-PP-PW-SA為粘結(jié)劑制備了氧化鋁陶瓷復(fù)合材料,探究了在噴嘴直徑一定的情況下,質(zhì)量流量與螺桿塑化溫度和成型溫度、容腔壓力、螺桿轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,并探究了不同層高下的打印效果。實驗結(jié)果表明,在噴頭直徑為0.4mm條件下,螺桿塑化溫度為160℃,成型溫度為175℃,螺桿轉(zhuǎn)速為0.3-0.8r/min,容腔內(nèi)壓力在0.2-1.0MPA,層高為0.2的工藝參數(shù)下能夠打印出較為理想的陶瓷粗坯。5、聚乳酸基復(fù)合材料4D成型的研究。本文以PLA/TPU/CNTs為研究對象,通過工業(yè)級FDM粒料三維成型設(shè)備制備樣品,研究了該材料第4D—形狀記憶效應(yīng)的變化。實驗結(jié)果表明:在玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg附近,溫度越高形狀回復(fù)率越大,回復(fù)所用時間越短;CNTs會抑制形狀回復(fù),在水浴條件下,CNTS含量越高,回復(fù)率越低,在電場條件下,回復(fù)率受到CNTs的雙重影響,無明顯規(guī)律;該復(fù)合材料對兩次形變之前的形狀也有很好的記憶效應(yīng),同時對彎曲、扭曲、折疊、拉伸也有很好的記憶效應(yīng)。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP334.8
【部分圖文】：

１．１引言??３Ｄ打印技術(shù)一種逐層增加材料生成三維實體的技術(shù)＋３，１（）］，基本原理是在二維面??上堆積成預(yù)定形狀，然后Ｚ軸方向上升，從而實現(xiàn)三維成型。３Ｄ打印的基本過程分??為４個過程：三維圖形建模、軟件分層切片、三維成型、后期處理。??

??平整輪??圖１－３激光燒結(jié)成型原理??Ｆｉｇ．?１－３?ｈｅ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＳＬＳ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??圖１－３為激光燒結(jié)成型技術(shù)的原理圖，激光燒結(jié)成型技術(shù)利用高能的激光，將粉??末燒結(jié)成型，然后滾輪將粉末再次鋪到表面，層層燒結(jié)過后，就可以得到３Ｄ打印制??３??

—￣１??圖１－２熔融沉積成型技術(shù)原理圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＦＤＭ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??目前大部分使用的材料都是絲材，這就要求聚合物材料符合特定性能的同時具有??一定的硬度和軔性，極大的限制聚合物復(fù)合材料的發(fā)展。??１．２．２激光燒結(jié)成型技術(shù)（ＳＬＳ）??激掃描鏡?激光發(fā)生器??，??平整輪??圖１－３激光燒結(jié)成型原理??Ｆｉｇ．?１－３?ｈｅ?ｆｏｒｍｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＳＬＳ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??圖１－３為激光燒結(jié)成型技術(shù)的原理圖，激光燒結(jié)成型技術(shù)利用高能的激光，將粉??末燒結(jié)成型，然后滾輪將粉末再次鋪到表面，層層燒結(jié)過后，就可以得到３Ｄ打印制??３??
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本文編號：2850028