连续液面成型工艺中约束基底微观特征对阻聚气体传质行为的影响

连续液面成型(continuous liquid interface production, CLIP)工艺给3D打印成型速度带来了颠覆性的进步,为光固化3D打印用于功能零件直接打印提供了可能. CLIP工艺的关键点在于巧妙地利用了氧气对固化过程的阻聚作用,因而阻聚气体在成型室基底的传质行为是影响阻聚区厚度及其稳定性的关键因素.本文提出了一种多孔玻璃支撑板+微孔浇注PDMS膜低成本实现阻聚区的方案,并围绕PDMS特性及基底微观孔隙特征对阻聚氧气在基底传质行为的影响规律进行了系统研究.在通过分子动力学模拟对PDMS膜的氧扩散系数计算的基础上,采用COMSOL软件对基底透氧性的影响因素及影响规律进行了数值模拟,制备了透氧基底,并搭建了试验装置对基底的透氧性进行了试验测量.结果表明, PDMS膜具有较好的透氧性,氧气在PDMS膜中的扩散系数为4.018×10–5cm2/s;PDMS膜厚度、支撑玻璃基底上的微孔面积率及微孔孔径影响氧气的渗透性,在满足强度要求的前提下,通过减小PDMS膜的厚度、增加孔隙面积率或同样面积率条件下减小微孔孔径均有利于提高氧气的透过率.研究结果可以为约束基底的制备提供工艺改进的方向和理论依据.

约束成型基底微观特征对阻聚区及黏附力的影响

为了减小约束投影快速3D打印工艺中黏附力对工艺可靠性及打印速度的影响,提出了一种多孔透明支撑板+PDMS膜低成本实现阻聚区的方案,并围绕阻聚区形成的两个关键因素-基底透光性和气体渗透性及其影响阻聚区和黏附力的规律进行研究。通过激光加工方法制备了具有微孔阵列的石英玻璃基底,通过对基底透光性、透氧性以及氧阻聚区厚度的实验测量,研究了基底微观几何特征及光照强度、氧气浓度等工艺要素对阻聚区厚度的影响规律,并通过3D打印试验,初步研究了不同基底条件下固化层在基底的黏附力。结果表明,基底微孔影响基底的透光率以及透氧性能,所制备的具有不同几何特征微孔的基底透光率均大于84%;通过调控氧浓度、光照强度以及基底微结构特征可以控制氧阻聚区的厚度;基底及供氧条件影响阻聚区的厚度从而影响剥离力。采用本文制备的约束基底打印零件过程中可以形成阻聚区,从而显著减小剥离力,在本文的实验条件下,固化层从基底的平均剥离力由26.4 N降至5.4 N。

市政道路地下通道框架结构计算若干问题研究

通过一个算例,建立Midas Civil有限元模型,分析了不同覆土厚度条件下汽车荷载的选取,在覆土厚度较小时汽车荷载应取车辆荷载和车道荷载的不利值。覆土厚度较大时,对比了汽车荷载与土压力的大小关系,超过一定覆土厚度后,汽车荷载可忽略不计。对比两种常用的基底约束模拟方式,得出较为合理的模拟方法。对结构计算过程中其他荷载的取值进行了介绍。