三维打印成型铝硅合金制件的性能及表面处理

目的研究三维打印成型铝硅合金制件的性能及表面导电氧化处理后的表面质量与形貌。方法采用激光选区熔化技术打印Al Si10Mg制件,分别测量其成分、密度和抗拉强度,将其性能与铸铝104块体材料进行比较;并对打印成型的Al Si10Mg制件进行表面导电氧化处理,测试分析处理前后的表面粗糙度和表面形貌,对比平面和弧面打印样品的表面质量。结果三维打印的Al Si10Mg制件密度略小于铸铝104体材料,抗拉强度则较高,达到440 MPa。经过表面导电氧化处理之后,在钝化层中产生裂纹。弧面样品的表面粗糙度较大,为2~5μm,表面裂纹的宽度和分布都不均匀;平面样品的表面粗糙度较小为1~2μm,裂纹宽度在800 nm^1μm,分布均匀,形成尺寸为1~2μm且均匀分布的岛状结构。结论三维打印Al Si10Mg制件强度高,可以作为承载力的结构件,并且通过对其进行表面处理,获得了具有潜在应用价值的表面微纳结构。

应用三维打印成型技术制备个体化多孔纯钛植入体的研究

三维打印(3DP)成型技术适合成型形状复杂、结构精细的个体化多孔医用生物植入材料,能满足不同患者的不同需求。本文应用3DP成型技术制备直径为25mm×20mm的多孔纯钛植入体生柸,于500℃真空脱粘后,在氩气保护下烧结至1 300℃,利用扫描电镜(SEM)观察其孔径大小介于50～150μm,其孔隙率、体积密度、维氏硬度、抗压强度及弹性模量测试结果分别为(44.26±2.43)%、(2.59±0.81)g/cm3、134.2～151.6、(61.2±3.2)MPa、(3.25±1.08)GPa。结果表明,3DP成型技术在制备个体化多孔纯钛植入体方面有着广阔的应用前景。

不同烧结温度下三维打印成型多孔钛植入体的实验研究

目的评价三维打印成型技术（3DP）用于多孔钛植入体制备的可行性，研究不同烧结温度对其组织结构和力学性能的影响。方法设计试件大小为25-20mm圆柱体，设定每层的黏结面积为80％。选择纯度98．5％、颗粒直径约75μm的钛粉为原料，聚乙烯醇粉作为黏结剂，聚乙烯吡咯烷酮粉作为辅助黏结剂。通过三维打印获得多孔钛植入体试件初胚，在氩气保护下，将试件分别烧结至1200、1300、1400℃；对烧结完成的试件进行性能检测，包括孔隙率、显微硬度、扫描电镜观察试件的显微结构、抗压强度及弹性模量。结果最终获得的多孔钛植入体试件，其收缩均匀、无明显变形、细节清晰、肉眼可见排列整齐的微孔结构、表面无裂纹，呈现金属光泽。在1200、1300、1400℃的烧结温度下，孔隙率分别为（65．01±1．03）％、（46．73±0．73）％、（41．06±0．31）％，显微硬度为115．2±0．6、148．6±1．1、182．8±2．1，弹性模量为（5．9±0．5）、（16．2±0．9）、（34．8±1．5）GPa，抗压强度为（81．3±4．3）、（135．4±8．5）、（218．6±7．1）MPa。扫描电镜观察其孔隙相互连通成三维网状结构。结论证实了应用三维打印成型技术制备多孔钛植入体的可行性，得到的多孔钛植入体具有与骨组织相匹配的良好的生物力学相容性。

三维打印快速成型人工下颌骨牙槽嵴方法的研究

快速成型与组织工程的结合是先进制造技术的一个重要发展方向。介绍了利用三维打印快速成型技术制造人工下颌骨牙槽嵴的工艺方法,并分析了这种方法的优势;设计了三维打印成型机的整体架构,并确定了三维打印成型人工下颌骨牙槽嵴的技术路线,进一步讨论了三维打印快速成型系统的路径规划问题;以Delphi7.0作为开发平台,对所选扫描方式的综合填充效果进行了动态仿真。

三维打印快速成型技术在高分子材料加工中的应用

介绍了使用材料对三维(3D)打印快速成型技术(以下简称为3D打印技术)的发展速度和投入工业化生产进程的影响;介绍了高分子材料快速发展对3D打印技术及其产业链快速发展的推动作用;详细介绍了近几年来3D打印技术使用的高分子材料以及3D打印技术在高分子材料加工中的应用,并对3D打印技术的应用前景进行了展望。

基于螺杆挤出式3D打印成型设备结构设计

针对熔融挤压堆积成型(FDM)型三维(3D)打印机耗材选择有限、材料挤出不稳定及制品精度难控制等问题,在现有3D打印成型原理及结构分析的基础上,根据双螺杆挤压成型原理,设计了一种新型3D打印成型设备喷头。阐明了新型3D打印成型设备的工作机理及数学模型,并对其成型运动进行了分析,设计了螺杆挤出式3D打印成型设备的结构。该3D打印成型设备结构简单紧凑、成本低、安全可靠,不仅拓宽了3D打印使用的物料范围,而且改善了打印制品整体性能,可适用于模型和多元化产品的直接制造。

基于螺杆挤出式3D打印设备的双螺杆设计与仿真

针对熔融沉积成型(FDM)3D打印设备耗材选择范围有限、喷头挤出力不足且易堵塞等问题,基于现有3D打印成型技术和螺杆挤压技术,设计了一种适用于桌面级3D打印成型设备的双螺杆结构,实现了由工业级到桌面级的小型化便捷优化。通过分析其工作机理,确定了挤压系统中核心部件螺杆的基本结构参数,建立了三维实体模型。运用有限元分析方法,研究了螺杆结构受载后的应力和形变分布规律。分析结果表明,新型螺杆在工作载荷下,最大形变量出现在螺杆头部,且只有0.031 mm,满足螺棱间隙范围和螺杆刚度要求;螺杆根部受到较大的扭矩,最大应力强度和剪应力均出现于螺纹起始外端面处,且各项应力指标均满足强度要求,此结果与基于理论计算的强度校核结果一致,说明该螺杆能正常工作运转,进一步说明该新型螺杆结构设计合理,从而为更深一步的热流体熔融挤压分析研究提供理论基础。

3D打印材料的研究及发展现状

对3D打印材料进行了分类和论述,将3D打印材料分为有机高分子材料和无机材料两大类,前者包括丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚酰胺(PA)、光敏树脂以及水凝胶等;后者包括钛及钛合金、陶瓷和石膏等。分别阐述了其性能和优缺点以及在3D打印领域的应用现状,并对3D打印材料的发展前景进行了展望。