【摘要】：3D打印技術的快速發(fā)展改變了傳統(tǒng)的切削加工模式,可實現(xiàn)復雜制品的快速、近凈成型,具有降低產(chǎn)品研發(fā)成本、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期等優(yōu)勢。針對目前熔融沉積成型技術(FDM)中存在的耗材開發(fā)成本高、種類少以及對耗材剛性、韌性要求高等問題,研發(fā)了可以塑料顆粒為打印耗材的螺桿塑化式熔體微分3D打印機。本課題以此熔體微分3D打印機為基礎實驗平臺,通過對多種高粘彈聚合物的3D打印測試,分析總結(jié)了該打印機存在的問題并提出改進方案;研究了 3D打印碳纖維(CF)復合材料的增強機理以及3D打印試件熱處理增強機理;通過ANSYS傳熱模擬提出了3D打印機機頭優(yōu)化方案,在此基礎上創(chuàng)新提出熔體泵擠出式3D打印設備并成功試制。同樣通過傳熱模擬對比了前后兩種方案在傳熱上的差異;運用Poly flow模擬了熔體齒輪泵的擠出過程,為其精確應用于3D打印提供了參數(shù)依據(jù)。主要工作如下:1、通過對高粘度的醋酸纖維素(CA)進行打印測試,分析了 CA用于3D打印耗材的可行性。將制備的部分CA樣條用丙酮黏結(jié)后做黏結(jié)強度測試,探究了CA大型制品分塊打印、黏結(jié)成形的可行性�？偨Y(jié)了該打印機存在的不足,提出改進方案并予以實施。2、研究了不同纖維含量、不同纖維長度、不同填充方式以及碳纖維的表面硝酸處理對3D打印聚乳酸/碳纖維(PLA/CF)復合材料試件拉伸、彎曲、沖擊強度的影響,并與注塑件做對比,分析了 3D打印碳纖維增強試件的增強機理;研究了不同熱處理溫度對3D打印PLA試件拉伸強度的影響,并從材料結(jié)晶度變化角度予以解釋。3、運用ANSYS workbench內(nèi)穩(wěn)態(tài)傳熱模塊對原打印機機頭進行傳熱分析,解釋了機頭內(nèi)熱流道溫差較大的原因并予以改進。在此基礎上提出熔體泵式擠出式3D打印機并成功試制,同樣通過傳熱模擬對比了前后兩種方案在傳熱上的差異,總結(jié)了熔體泵作為該3D打印機機頭在傳熱方面的優(yōu)勢。4、運用ANSYS workbench內(nèi)的Poly flow模塊模擬了熔體泵內(nèi)熔體的擠出過程,包括不同入口壓力和齒輪轉(zhuǎn)速對出口質(zhì)量流量和出口平均擠出壓力的影響。通過線性擬合得到熔體泵進、出口參數(shù)間的相互關系,為其精確應用于3D打印提供了參數(shù)依據(jù)。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.73

【參考文獻】

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本文編號：2665558