熔融堆积成型中的原型翘曲变形

以熔融堆积成型过程中原型的变形为研究对象,分析变形产生的根源及其作用机理,建立了成型过程中原型的翘曲变形模型,并定量地分析了各种因素,包括堆积层数、断面长度、环境温度和材料的线收缩率对原型变形的影响程度。分析结果合理地解释了熔融挤出堆积成型过程中的一些现象,据此提出了减小原型翘曲变形的相应措施,实际应用效果较好。

单轴热拉伸对PVA熔融挤出膜结构与性能的影响

通过熔融挤出流延成型方法制备了PVA膜,利用电子万能试验机对其进行了单轴热拉伸,研究了不同温度下的拉伸性能,拉伸膜的结晶、取向及力学性能。结果表明,拉伸温度对PVA流延膜单轴拉伸具有重要影响,适当提高拉伸温度可增强PVA分子链的运动能力,使其易沿拉伸方向伸展,可在更小的应力下获得更高的拉伸倍率;同时有利于PVA分子链的重排结晶和薄膜取向度的提高,使拉伸膜XRD的衍射峰强度明显增加,衍射环不一致性增大;但过高的拉伸温度会使PVA薄膜发黄、降解,性能降低。当温度为140℃时,流延膜单轴拉伸性能最优,拉伸4倍后拉伸强度即达到186 MPa。

FDM的出丝模型完善和补偿方法优化研究

在实际研究熔融挤出成型(FDM)工艺挤出材料截面形状的基础上,针对已经存在的挤出数学模型提出挤出分区概念,并根据分区确定了新的挤出数学模型。通过分析数学模型和可行的补偿方法提出了可行的分区补偿方法。随后依据分区挤出模型和补偿方法设定合适的参数,在自主研制的Pi Bot 3D打印设备上验证测试模型和补偿方法。实验结果证明该模型能够较准确的描述FDM打印的实际过程,并通过分区补偿方法提高FDM工艺的成型精度。

新型大尺寸3D打印系统的设计与实现

针对传统的3D打印机无法直接打印大尺寸物体的难题,在理论分析的基础上,设计了一种利用柔性吊索代替钢轴的3D打印系统,通过制造模型来分析和验证其可行性。这种新型3D打印系统在打印尺寸上不受限制,从而实现了大尺寸3D打印的目标。

固体封闭剂封闭甲苯二异氰酸酯及其应用

采用室温下为固体的3,5-二甲基吡唑(DMP)为封闭剂与对甲苯二异氰酸酯(TDI)反应,制备了可用于熔融挤出成型和注射成型聚氨酯复混配方的封闭型异氰酸酯单体。采用红外光谱,示差扫描量热分析和热重分析对反应过程及产物结构进行了研究。结果表明, 80℃下DMP可与TDI反应封闭完全,解封温度为180℃左右,解封产物室温即可与乙二醇反应发生加成反应,形成聚氨酯。

石墨烯/聚乳酸3D打印复合线材制备及性能研究

采用熔融挤出成型工艺制备了石墨烯/聚乳酸复合线材,研究了模口温度、螺杆转速等工艺参数对复合线材导电性能的影响;研究了不同石墨烯含量对复合线材综合性能的影响;最后进行了石墨烯/聚乳酸复合线材3D打印实验。研究结果表明:只有当模口温度高于195℃时,才能获得表面光滑无气孔缺陷的线材;复合线材电导率随着模口温度和螺杆转速的增加,先增大后减小,合适的模口温度为200～210℃,螺杆转速为13～17 r/min。石墨烯/聚乳酸复合线材拉伸强度和断裂伸长率随着石墨烯含量增加而增大,当石墨烯质量分数为9%时,电导率最高,达到2.7×10^(-2) S/cm。在FDM打印实验中发现:添加石墨烯5%时,其抗弯强度提高了57.1%。与石墨烯/PLA复合线材相比,打印试样的电导率有所提高。