适用于SLA型3D打印机的隐身功能油墨性能研究

目的制备可适用于SLA型3D打印机的隐身功能油墨,并研究油墨性能、3D打印样品的力学性能和隐身性能(吸波性能)。方法以光敏树脂作为树脂连接料,加入不同含量的MWNTs/PPy/Fe_(3)O_(4)复合材料,得到适用于SLA型3D打印机的隐身功能油墨,并进行流变性能、分散性能等测试。3D打印制备测试样品,进行力学性能、电磁性能和隐身性能分析。结果不同电磁吸收剂含量对隐身功能油墨的黏度、分散性有较大影响,对表面张力影响较小。吸收剂质量分数为0.4%的3D打印样品力学性能和隐身性能都较好,最大反射损耗为-23.36dB。结论本研究制备的隐身功能油墨满足SLA型3D打印机使用要求,打印的材料隐身性能良好。

无脉冲微流控片上蠕动微泵研制及其性能研究

为解决微流体连续输送过程中存在的流动脉冲、精度低等问题,研制一种基于微流控技术的片上蠕动微泵。该微泵由微流控芯片和电机驱动系统组成,利用驱动系统中的滚子轴承连续挤压微流控芯片中的微流道,以实现微流体的精确泵送。为研究微泵的流量特性,设计具有气腔稳流功能的微流道,采用光固化3D打印技术与模塑法制作微流控芯片样件;开发电机驱动系统,测试微泵在不同电机转速下的平均流量、总流量和瞬时流量,并将其流量特性与商业蠕动泵的流量特性进行对比。研究结果表明:随着电机转速增加,微泵的平均流量逐渐增大,瞬时流量误差逐渐减小;当电机转速大于60 r/min时,瞬时流量误差可控制在5%以内,其流量精度显著高于商业蠕动泵的流量精度;片上蠕动微泵可有效抑制微流体脉冲,提升微流体控制精度,在精密微流体输送中具有广阔的工程应用前景。

DB41/T2589—2024《增材制造立体光固化后处理工艺规程》标准解读

增材制造领域立体光固化(SLA)后处理工艺河南省地方标准DB41/T 2589—2024《增材制造立体光固化后处理工艺规程》于2024年2月正式发布,规定了立体光固化后处理工艺的基本要求、工艺过程及工艺评价,为立体光固化后处理工艺提供依据。本文介绍了该地方标准研制背景与意义、任务来源、编制原则及依据、制定过程,并详细解读了标准的主要内容,旨在促使相关方更好地理解该标准内容及使用该标准,推动该标准的广泛应用。

3D生物打印制备组织工程支架的研究进展

为进一步推动3D生物打印技术在组织工程支架领域的应用,从当前3D生物打印方法的优劣及相关材料的固化成形机制出发,详细综述了国内外3D生物打印制备组织工程支架的研究进展。针对3D生物打印技术,主要介绍了喷墨、挤出、激光辅助和立体光刻等技术的原理、过程和优缺点;针对3D生物打印材料,主要介绍了聚合物和生物陶瓷等材料的特性、固化成形机制和适应范围;针对3D生物打印应用,主要介绍了3D生物打印在血管、骨、耳、心脏等功能性组织构建中的最新研究进展,指出生物墨水的开发及临床应用是其未来的发展方向。为进一步推动组织工程用3D生物打印技术的发展提供理论与实践参考。

基于SLA打印的光敏树脂FCCZ单胞力学性能的研究

本研究基于型号为PRO-BLK 10的光敏树脂材料的立体光刻技术(SLA)打印成型的面心立杆立方(FCCZ)单胞的力学性能。通过材料准静态拉伸与压缩实验获得PRO-BLK 10材料的主要力学性能参数。通过FCCZ单胞准静态压缩实验,比较不同长径比(L/D)FCCZ单胞的破坏模式。基于实验结果计算并比较不同长径比FCCZ单胞的等效应力-应变关系、极限压缩强度和等效弹性模量。结果表明,SLA打印FCCZ单胞的最大等效应力随着长径比的增加而增加。基于对FCCZ单胞等效弹性模量和破坏模式的分析,将10种不同长径比的FCCZ单胞试样分为三组。相同破坏模式下FCCZ单胞的等效弹性模量近似等差数列式增加,不同破坏模式下其等效弹性模量具有显著的差异。

光固化果蔬采摘气动软体抓手设计与试验

针对目前软体抓手的制造方式(如软体平板印刷、失蜡铸造等)存在成型工艺复杂、粘结不牢靠、接缝处易撕裂等问题,设计了一种光固化成型软体采摘抓手一体式结构,通过正、负压驱动,可实现果蔬的自适应抓取。首先,基于Yeoh模型,研究了软体驱动器弯曲变形运动中的非线性力学特性,得出腔体内部压强与驱动器弯曲角度之间的非线性关系模型。然后,通过Abaqus有限元软件分析软体驱动器的弯曲特性,得到各主要结构参数对弯曲角度的影响规律,并结合正交试验法得到最佳的结构参数组合:软体驱动器的腔体壁厚为1.6 mm、腔体个数7、腔体间隙3 mm、底层厚度3 mm。最后,根据最佳的结构参数组合制造软体采摘抓手样机,并将其安装在试验平台上进行果蔬抓取试验,验证了光固化一体成型软体采摘抓手的实用性。

基于神经网络的SLA变光斑成型工艺多目标优化

采用激光变光斑技术可以同时兼顾打印零件内外表皮的质量和内部填充的效率。为了研究大、小激光光斑的工艺参数对成型件的成型质量、试件强度和打印效率的影响,本文通过最优拉丁方实验分别以大、小光斑的激光功率、扫描速度、扫描间距六个关键的工艺参数为输入变量,以成型误差、拉伸强度、打印时间为输出变量建立神经网络模型,并对其进行了模型校验和优化。基于此模型,采用多目标粒子群算法对工艺参数进行优化,得到了最优Pareto解,并对优化出的典型工艺参数进行成型精度等的实验验证。研究的工艺策略及方法可以帮助使用者快速便捷的制定打印工艺,满足不同的应用场景需求。

基于SLA成型的薄板件制备与工艺参数优化

采用光固化技术成型制备薄平板样件(厚度<1 mm),液态树脂流动性差,填充不充分,极易导致样件产生凹陷、凸起及气泡等表面缺陷,影响样件外观和实际性能。为解决该光固化技术成型制备难题,以薄平板样件为研究对象,首先采用控制变量法,改变多种工艺参数制备样件;随后,基于蒙特卡洛撒点法,统计表面缺陷面积比,并以此为结果表征量,研究延时、平台下沉高度、液位高度、刮刀参量、样件摆放位置及表面涂覆等工艺参数对样件表面缺陷的影响。研究结果表明,表面涂覆技术、样件摆放位置、刮刀刮平次数、刮刀移动速度对薄平板样件的表面缺陷问题有显著影响;液位高度对表面缺陷问题有一定影响;平台初始高度与延时对表面缺陷问题影响不大。采用SLA技术打印精度要求0.1 mm、厚度要求小于1 mm的薄平板件时,增加刮刀刮平次数至3次,减小刮刀刮平速度至30 mm/s,使用表面涂覆技术、改善样件摆放位置等,均可改善打印过程中的表面缺陷问题,为光固化成型技术制备薄平板样件(厚度<1 mm)提供了有效的技术方案。

光固化快速成型技术的进展及应用

光固化快速成型是最早发展起来的一种快速成型技术,在制造业、材料科学与工程、医学、文化艺术等领域有广阔的应用前景.介绍了传统光固化成型技术在数据格式、光斑补偿等精度方面的研究.对喷射固化成型技术、面曝光光固化成型技术、光敏树脂的研究进行了阐述,并介绍了最新的CLIP技术.对目前光固化技术的发展和应用现状、对未来光固化成型技术的发展进行了展望.

微细光成形和LIGA工艺集成的可行性分析

微机电系统的发展,对微细加工技术提出了更高的要求。目前常用的微细制造技术本质是基于掩模光刻的二维半微加工技术,难以进行真三维结构的制造。对单光子和双光子微细光成形技术的成形原理、加工分辨能力进行分析和实验研究,将其与微细电铸等工艺集成,提出一种能实现真三维制造的、具有不同应用材料的微细加工新方法,并从原理上验证了两者集成的可行性,为后续研究奠定了基础。微细光成形与微细电铸集成工艺技术为进一步拓展微细制造技术提供了新途径。

基于光固化成型技术的空心叶片陶瓷铸型制造缺陷控制

陶瓷铸型是制造空心叶片的核心,相对于熔模铸造主流技术,基于光固化成型技术的一体化陶瓷铸型制造方法具有显著的优势:周期短、成本低、响应快,但如何控制铸型的缺陷是该方法发展的技术难题。为此,研究光固化原型台阶效应的解决方法,探讨铸型精细结构的凝胶注模复型行为,分析脱脂过程热应力对铸型质量的影响规律。结果表明:基于液态石蜡的流平性原理,可解决光固化树脂原型的台阶效应问题,显著减小原型表面粗糙度;随温度升高,覆膜RP60石蜡单层厚度减小,90℃时稳定在0.06 mm左右;当陶瓷浆料固相体积分数不大于62%时,可实现0.5 mm细小特征陶瓷铸型的凝胶注模真空无缺陷复型;通过镂空处理,脱脂陶瓷铸型无缺陷、精度较高。

PEGDA水凝胶的光固化成形工艺及其性能评价

采用光固化成形技术制备三维结构软骨组织工程聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶,并对其成形工艺参数进行对比研究.对聚乙二醇(400)双丙烯酸酯(PEG(400)DA)溶液光固化成形单条线及单层面的形貌尺寸进行测量,研究PEG(400)DA体积分数、激光扫描速度以及扫描线间距等参数对测量结果影响.对制备的PEGDA水凝胶成形尺寸、成分、吸水率、压缩弹性模量等进行评价,结果表明:随着曝光量以及φ(PEG(400)DA)的增加,水凝胶单条线的固化厚度与固化宽度均增加;随着激光扫描填充向量间距的增加,水凝胶单层面的固化厚度减小;随着φ(PEG(400)DA)的增加,固化后的水凝胶吸水率降低,压缩弹性模量增大.采用φ(PEG(400)DA)为30%的溶液,激光器功率为0.1W,扫描速度为1 800mm/s,填充向量间距为0.15mm,能够制备出定制化膝关节水凝胶软骨支架,其吸水率为191.67%,平均压缩弹性模量为0.75 MPa,满足软骨组织工程的需求.

STL模型布尔运算的实现

首先建立STL模型的拓扑结构从而获得三角面片间的相邻关系.通过两个实体间的棱面相交性测试获得交点和交线,进而提取交线环.利用约束Delaunay方法对相交的三角形进行二次三角形划分,将相交表面沿交线环剖分为多个面域,利用射线法判断各个面域相对于另一实体的位置关系.通过提取相交环来决定有效的相交线降低了位置关系判断的复杂性,提高了布尔运算的稳定性.

面向光固化3D打印技术的汽车车身整体化制造及层厚优化

针对油泥模型技术所普遍存在的制造周期长以及精度难以控制的问题,将光固化3D打印技术运用于汽车车身整体化制造中.实验结果表明:3D打印技术可使工作周期压缩至几天,并且适合于对产品外型进行有效评估,提高汽车车身整体化制造的效率,最终降低企业研发成本.借助UG和Magics软件,提高设计参数选择的灵活性,实现汽车车身的三维建模以及STL文件的导入.基于影响成形件精度的因素有光斑直径、扫描间距、扫描速度、分层厚度等,根据汽车车身轮廓以曲线为主的特征,推导出基于贝塞尔曲线的最佳分层厚度计算方法,达到层厚优化的效果.

光固化快速成型工艺过程分析及应用

光固化快速成型作为先进的制造技术的一部分,具有重要的应用价值。首先介绍了光固化快速成型工艺的基本原理,分析其存在的优点与缺点。论述了光固化快速成型设备的主要组成部分,如光学装置、容器系统、光敏材料、涂敷机构和控制系统等。以一个非标准圆柱齿轮为例,详细论述具体的加工过程并在SCPS350B成型机上加工出实物。探讨光固化成型技术在产品设计、模具制造、精密铸造、生物医学等方面的应用,展望该技术在未来的发展前景。

三维复杂微器件的微立体光刻成形

介绍了一种具有更高加工分辨率且可直接成形三维复杂微型器件的一次曝光型微立体光刻成形装置。重点给出了经薄膜晶体管阵列编址的液晶显示光阀表盘 ,即可控透光模板的构造、性能及其对微立体光刻成形装置层面加工分辨率和截面曝光尺寸的影响。为证明微立体光刻工艺在成形三维复杂微结构时的优越性 ,给出了所加工出的微机械部件、微型件浇铸模、微流体系统部件等实物的扫描电子显微照片及相关的加工参数。

基于双目视觉和声阵列的声学摄像机的开发

基于双目视觉技术和阵列测量方法设计实现了一种声学摄像机,可以实现声场的动态视频可视化。基于波束成型原理,利用十字阵列实现空间声场的动态测量,构造空间指定位置的二维声场云图。利用双目立体视觉技术,实现被测空间的空间位置定位,与通过声阵列方法获得的声场图像建立统一的时间空间坐标系,实现声场图像和视频图像的融合,实现空间声场的视频可视化,达到准确、直观地进行声源定位和显示的目的。

光成形的光固化理论分析与实验研究

通过对高斯光斑的曝光固化理论分析 ,得到了固化物形状、大小与光强分布和曝光量的关系 ;利用光纤直接曝光固化实验 ,得到了紫外光固化树脂的临界固化能量和吸收系数两个特征值 ;通过Matlab的计算建模和固化实验分析 ,验证了理论分析的正确性 。

IH工艺的发展及应用

介绍了IH系列立体光刻技术。使用该系列技术可以加工出具有高深宽比和复杂曲面的各种微结构,可以容易地加工出微可动部件、电子聚合物组合结构和不同聚合物的全聚合物结构,能较好地满足MEMS发展的需要。最后指出这种方法目前存在的缺陷。

基于SL模型的复杂壳体快速铸造的研究

为解决复杂壳体快速铸造中SL模型代替金属、木模具的问题,分析数据处理过程对造型工艺的影响;针对不同精度需求,可采取多项措施;对模型的制作进行优化;结合新型变速器壳体的开发,实现了新品开发的快速铸造。研究表明:该方法制模周期短,模型稳定,尺寸精度明显高于木模;浇铸系统是保证铸件质量的关键;非强化光敏树脂模型适用于20件内、形状复杂壳体类新品的快速铸造;SLS法提供蜡型的成本较高,SL模型使铸件的成本大大降低;造型过程SL模型增强成为模具寿命的关键。