微流挤出成形工艺挤出胀大机理研究

微流挤出成形是陶瓷快速成形领域的一种新兴工艺,由微流挤出成形工艺和3D打印技术结合形成的陶瓷浆料3D打印,具有陶瓷成形过程简单,成本低的优势。在陶瓷浆料3D打印中,陶瓷浆料挤出过程存在挤出胀大现象,导致挤出丝的形状发生改变,降低了陶瓷产品的成形精度。通过ANSYS软件对不同流道结构下陶瓷浆料挤出过程进行模拟分析,对不同流道下陶瓷浆料挤出胀大情况进行对比,并对挤出压力和挤出口挤出速率进行模拟计算。结果表明:影响陶瓷浆料挤出胀大的因素有陶瓷浆料在流道截面变化处的弹性效应以及在挤出头内的弹性回复,最后进行陶瓷浆料挤出实验对仿真结果进行验证。

微流挤出成形工艺中新型挤出结构的研究

微流挤出成形工艺是基于陶瓷3D打印技术的兴起而出现的一种新兴制造工艺,其具有微米级高精度的特点,适用于高精度陶瓷制造领域。而在微流挤出成形工艺中,挤出结构设计是提高陶瓷零件成形性能的关键因素,将直接影响到成形能否顺利进行。在比较了几种目前国内外使用较为广泛的陶瓷3D打印挤出结构后,提出了一种以微型螺杆泵为核心部件的新型挤出结构。微型螺杆泵具有稳定的压力,可以输送高固含量的介质,并且能够根据转速调节流量,能够满足3D打印的稳定控制、高精度的工艺要求。还详细介绍了微型螺杆泵的工作原理,性能参数,对其应用在微流挤出自由成形工艺上的可行性以及入口压力、转速对其挤出流量的影响。

挤出式3D打印陶瓷梯度材料动态混合过程数值模拟

针对微流挤出工艺下制备陶瓷梯度材料引起的混合难题,依托混合挤出核心功能部件——多组分主动混合机构,结合理论分析、ANSYS仿真模拟与打印实验,探究了螺杆结构下混料腔内多组分材料混合机制及其规律.首先,对流体流动进行理论分析;其次,对料腔内流体流场进行仿真分析,定义了该工艺下材料混合时间的构成;最后以螺杆转速、材料进给量、进料顺序3个影响因素作为研究对象,通过组分输运模型进行模拟分析,研究了上述3个因素对多材料混合过程的影响及其规律.结果表明:在变径螺杆作用下腔内压力沿着挤出方向阶跃式升高,口模附近迅速泄压;腔内流体速度沿挤出方向递增,在螺槽的左、右底角部位会形成材料滞留区.螺杆转速的变化对内部流体的流动影响大于进给量;通过混合过程模拟结果发现螺杆转速的增加有利于提高平面混合均匀性,对腔内流体的平均停留时间影响不大;增大进料量不仅缩短了混料腔内流体停留时间,还降低了螺杆的轴向混合能力;材料过渡时间随着料腔内高黏度流体体积分数的增加而逐渐增加.最后,打印锯齿形梯度渐变部件,利用MATLAB软件进行图像处理,验证了理论分析与数值模拟研究的合理性与正确性.该研究为了解挤出式3D打印陶瓷梯度材料混合过程的机理奠定了基础,并为后续混料设备的结构改进提供了理论支持.

微流挤出成形3D打印氧化锆陶瓷浆料的制备及性能

提出一种陶瓷浆料制备方法,以提高氧化锆在浆料中的分散性和陶瓷坯体的强度,并对浆料的理化特性进行了分析。通过微流挤出成形工艺对陶瓷浆料挤出成形,并对坯体进行不同处理,分析其力学性能。结果表明:600 r/min球磨12 h后氧化锆粒径达到最小和zeta电位最大;pH为8.5时加入5%~6%(质量分数)的聚丙烯酸钠浆料黏度最低。此工艺制备的氧化锆浆料在挤出成形过程中流畅,符合微流挤出要求。成型坯体烧结效果也满足义齿力学性能要求,与其他工艺对比发现,打印坯体烧结后表面粗糙度和力学性能均良好。

用于三维打印的陶瓷义齿材料制备及性能研究

陶瓷材料的微流挤出成形是三维打印领域中一种尚未发展成熟的快速成型工艺,它是将陶瓷浆料经微米级孔道挤出成丝后自由粘结堆积成形的,因此会造成空隙和气孔率较大,烧结后会影响材料的致密度,从而影响力学性能。本文针对这一缺陷首先研究了适用于此工艺的陶瓷义齿打印浆料的制备方法,并对浆料的理化特性以及烧结性能进行分析和测试。结果得出:配制的陶瓷浆料不仅从流变特性上符合微流挤出成形的要求,成形坯体烧结后的效果也满足口腔义齿的力学性能要求。这是技术上的一个进步,奠定了此工艺在三维打印陶瓷材料应用领域的基础,推动了该工艺的发展逐步走向成熟。