3D打印制造是一項新興技術(shù),是制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)快速發(fā)展的技術(shù),隨著3D打印技術(shù)的深入應(yīng)用,打印材料由單一材料轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合材料,其中碳纖維復(fù)合材料是目前研究最廣泛的復(fù)合材料之一。而噴頭作為碳纖維復(fù)合材料3D打印機的關(guān)鍵零件,對打印的工作效率、打印精度和制造工藝成本有至關(guān)重要的影響。連續(xù)碳纖維復(fù)合材料的3D打印較短切碳纖維和單一的熱塑性材料的打印,目前還沒有成熟的技術(shù)應(yīng)用到實際工程中去。本文采用理論分析、實物研制、有限元分析和實驗相結(jié)合的研究方法,針對碳纖維復(fù)合材料3D打印機噴頭展開研究,研究的內(nèi)容具體包括以下幾個方面:本文基于國內(nèi)外碳纖維復(fù)合材料3D打印工藝的方案和打印噴頭的設(shè)計,搭建了復(fù)合材料3D打印實驗平臺,碳纖維預(yù)處理實驗平臺,研制了碳纖維復(fù)合材料打印噴頭、噴頭固定裝置、連續(xù)碳纖維預(yù)處理浸潤裝置,為研究提供設(shè)計方案和實驗平臺。分析了復(fù)合材料的界面粘結(jié)原理,采取液相氧化的碳纖維表面氧化處理方法,對碳纖維絲進行預(yù)處理,提高復(fù)合材料界面強度;分析了有限元熱分析原理,針對現(xiàn)有噴頭溫度結(jié)構(gòu)上的不合理性的地方,基于噴頭溫度場分析,提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案,并對比分析了優(yōu)化前后的噴頭溫度分布情況。分析了打... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MarkOne設(shè)備及復(fù)合材料樣件Fig.1-1MarkOneequipmentandcompositematerialsamples

3D 打印技術(shù)可以根據(jù)打印原理的不同分為選擇性激光燒結(jié)（SLS）、層壓固（LOM）、光固化工藝（SLA）、熔融沉積（FDM）[26]。日本東京理工大學(xué)亮介等研發(fā)的 3D 打印機能夠?qū)崿F(xiàn)打印連續(xù)碳纖維復(fù)合材料，它是使浸入樹脂續(xù)纖維表面均勻包裹一層基體，然后再通過 3D 打印機實現(xiàn)復(fù)合材料的制造ossible Objects 公司研究出復(fù)合材料 3D 打印的新工藝是將材料在打印熱源內(nèi)進，且中使用高度纖維制備 3D 打印復(fù)合材料方式，通過這種方式打印出來的材能明顯比傳統(tǒng)熱塑材料性能提高數(shù)倍[27-29]。西安交通大學(xué)的田小永[30]使用纖維熱塑性樹脂為原材料，兩種材料分別通過兩個通道進入打印機噴頭，通過驅(qū)動的送絲電機的作用將熱塑性樹脂材料源源不斷的輸入到 3D 打印頭中，熱塑性料在打印頭內(nèi)部加熱和熔化，使得在打印頭內(nèi)部加熱和熔化的熱塑性樹脂材料導(dǎo)管被送入噴頭中的纖維充分浸漬，與此同時，經(jīng)熔融的熱塑性樹脂材料包覆干絲在熔腔壓力作用下被擠出，然后將樹脂基質(zhì)快速冷卻并固化以粘附到工件，經(jīng)三維運動成形為長絲纖維增強的 3D 打印試件，其連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合D 打印實驗臺及打印噴頭如圖 1-2 所示，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料 3D 打印原理 1-3 所示：

圖 1-3 連續(xù)纖維增強復(fù)合材料 3D 打印原理圖Fig.1-3 Schematic representation of 3D printing process for CFRTPCs，復(fù)合材料 3D 打印技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)在研究的熱點，而碳纖維被大量應(yīng)用到3D打印技術(shù)中，相比連續(xù)碳纖維復(fù)合材料的研究合材料比較早也相對成熟，但其性能無法滿足很多領(lǐng)域中生產(chǎn)復(fù)合材料因為其性能優(yōu)異，已經(jīng)成為學(xué)者研究的重點�，F(xiàn)在已于連續(xù)纖維的 3D 打印技術(shù)打印設(shè)備和工藝，但因為種種客觀緩慢，仍然停留在實驗驗證階段，且其打印的設(shè)備、打印的工尚不明確。本文在現(xiàn)有的復(fù)合材料 3D 打印的基礎(chǔ)上，主要圍噴頭的分析和研制，對打印領(lǐng)域中連續(xù)碳纖維材料的打印進行料增材制造技術(shù)的發(fā)展以及噴頭裝置的設(shè)計提供思路。要研究的內(nèi)容于現(xiàn)有的 FDM 3D 打印技術(shù)和復(fù)合材料 3D 打印的工藝，主要

【參考文獻】：
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本文編號：3364405