在3D打印技術(shù)中,熔融沉積成型（fused deposition modeling,FDM）因其設(shè)備簡單、工藝潔凈、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn),是應(yīng)用最普遍的一類快速成形方法。PA12因?yàn)榫哂辛己玫臒崃W(xué)性能及較合適的熔融粘度,成為目前應(yīng)用最為廣泛的FDM成型材料之一。由于成型工藝限制,PA12 FDM成型件內(nèi)部,尤其是層間還會存在一定的孔洞,造成其力學(xué)性能一般低于注塑制品;同時由于熱膨脹系數(shù)較高,PA12在FDM打印中容易發(fā)生翹曲,成型件尺寸精度還需提升。本論文選用海泡石族礦物纖維（海泡石與凹凸棒石）為改性劑,利用其表面存在羥基（Si-OH）可與PA12中羰基形成氫鍵來提升填料和基體之間的界面黏合,實(shí)現(xiàn)礦物纖維在基體中的均勻分散,優(yōu)化復(fù)合材料的機(jī)械、熱膨脹等性能;并通過打印方向、速度、溫度等關(guān)鍵工藝參數(shù)的調(diào)控,引導(dǎo)礦物纖維在基體中的取向,進(jìn)一步優(yōu)化PA12復(fù)合材料打印件綜合性能。本文的研究成果主要涵蓋如下三個方面:（1）采用雙螺桿混合工藝,通過擠出溫度、速度的優(yōu)化,分別實(shí)現(xiàn)微米級海泡石纖維（SEP）和納米級凹凸棒石纖維（ATP）在PA12基體中的均一分散。并通過合理調(diào)控耗材擠出系統(tǒng)的工藝參數(shù),... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)“減材”制造與(b)“增材”制造[15]

第一章緒論91.4.2FDM工藝研究在熔融沉積成型方式應(yīng)用于生產(chǎn)之前，對其各個參數(shù)的研究是非常有必要的。不同的打印參數(shù)對打印過程產(chǎn)生不同的方式的、不同程度地影響，分析其運(yùn)行地過程與原理可以在打印之前優(yōu)化打印過程，減少能源浪費(fèi)、節(jié)約材料、提高效率、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本，并且可以針對打印過程中的誤差進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)以及對打印設(shè)備的維護(hù)起著重要作用。影響熔融沉積成型的打印產(chǎn)品質(zhì)量的因素有很多，圖片1.1列舉了熔融沉積成型系統(tǒng)的關(guān)鍵因素及相關(guān)參數(shù)[47]。圖1.2FDM打印系統(tǒng)的主要影響因素及其參數(shù)[47]就特定材料而言，關(guān)鍵影響因素為沉積方向、工藝參數(shù)、打印機(jī)設(shè)定。而環(huán)境因素的影響則因材料而異，對于部分材料影響巨大，而部分材料則影響不大，如ABS絲材與PA12絲材在進(jìn)行打印之前需要對絲材烘干以防止?jié)穸冗^大而導(dǎo)致打印過程中擠出的絲料含有氣泡而影響產(chǎn)品的致密性、美觀與機(jī)械性能，而PLA等材料的吸水率小的絲材則不用考慮這一因素。大量研究人員對以上三種主要影響因素進(jìn)行了研究：Sood[48]等人使用中心復(fù)合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，利用方差分析實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀行裕ㄟ^對比取向、光柵角度、光柵寬度、層厚、氣隙等五個工藝參數(shù)與打印產(chǎn)品的拉伸、沖擊、彎曲等機(jī)械強(qiáng)度的影響而確定最優(yōu)參數(shù)設(shè)定，并且利用期望函數(shù)的計(jì)算得到了最優(yōu)效果。Lanzotti[49]等人研究了層厚、柵格角度和壁厚對PLA力學(xué)件的極限拉伸強(qiáng)度(UTS)、斷裂伸長率(εf)的影響。發(fā)現(xiàn)層厚靠近0.18mm、柵格角度接近靠近0°、壁厚增加都會使產(chǎn)品的UTS產(chǎn)生變大的趨勢，反之則會變校在層厚為0.15mm時產(chǎn)品的斷裂伸長率達(dá)到最大值。Es-Said[50]等人通過統(tǒng)計(jì)法發(fā)現(xiàn)

第二章復(fù)合打印絲材的制備與最佳打印溫度探索18SEP以120°C烘干24h。最后分別取出烘干后的SEP與ATP球磨2h過120篩子，得到純化后的ATP和SEP。提純后的ATP與SEP的SEM圖像如圖2.1所示。根據(jù)圖片可以發(fā)現(xiàn)SEP為微米級纖維，ATP為納米級纖維，兩者尺寸存在較大的差距。這種尺寸上的差距對導(dǎo)致兩種纖維對PA12的增強(qiáng)效果不一致。相關(guān)研究[80]顯示，在相同含量的情況下，纖維長度更長的纖維會導(dǎo)致界面結(jié)合程度提升，從而導(dǎo)致力學(xué)性能的提升。因此，推測PA12/SEP復(fù)合材料的拉伸性能、彎曲性能相較于ATP可以達(dá)到更高。圖2.1提純后的ATP與SEP的SEM圖像將提純后的SEP和ATP與PA12進(jìn)行復(fù)合制備PA12/SEP和PA12/ATP復(fù)合絲材，其復(fù)合工藝及打印流程如圖2.2所示圖2.2PA12/礦物纖維復(fù)合絲材制備與FDM打印流程

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3058047