基于仿真的PEEK 3D打印設(shè)備開發(fā)及試樣性能研究.pdf

1、聚醚醚酮簡稱PEEK，有良好的生物兼容性，其彈性模量與人體骨骼的彈性膜來相近，因而在醫(yī)學(xué)移植領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。醫(yī)用的PEEK零件形狀復(fù)雜，且需根據(jù)不同需求設(shè)計成不同形狀和尺寸，采用傳統(tǒng)的加工方式難以成型。為了快速成型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的醫(yī)用PEEK零件，本文將采用熔融沉積原理的3D打印方式，結(jié)合熱仿真進行PEEK快速成型設(shè)備的開發(fā)，并探討影響PEEK3D打印試樣性能的因素。
　　首先，結(jié)合熱仿真設(shè)計并優(yōu)化PEEK3D打印設(shè)備。通過熱仿真對比不同

2、結(jié)構(gòu)的進料筒工作時其入口溫度的差別，來優(yōu)化進料筒的結(jié)構(gòu)和尺寸，使得進料筒的入口處溫度遠遠低于143℃（PEEK材料的玻璃化溫度），避免PEEK絲材在進料筒入口處提前軟化。結(jié)合熱仿真結(jié)果和實測分析，設(shè)計并改進封閉式高溫腔體，實現(xiàn)其可拉伸性，確保腔體溫度在拉伸前后均保持在PEEK玻璃化溫度左右或以上，且分布均勻，實現(xiàn)高度方向較大尺寸的PEEK試樣的順利打印。同時，通過不同腔體溫度時PEEK試樣的翹曲變形實驗來驗證高溫成型腔體對PEEK試樣成

3、型精度的重要性。
　　其次，采用獨立因素試驗，分別分析噴嘴內(nèi)徑、打印層厚和打印速度對PEEK試樣彎曲性能的影響。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)、流體仿真、SEM觀測和金相顯微鏡觀察可知：選用合適內(nèi)徑尺寸的噴嘴能夠獲得彎曲強度較佳的PEEK試樣；隨打印層厚的增加，PEEK試樣的層間結(jié)合下降，力學(xué)性能隨之下降；隨打印速度的增加，PEEK絲材的出絲通暢性逐步變差，PEEK試樣的層間組織間隙增大，力學(xué)性能也逐步下降。
　　最后，采用獨立因素試驗，分析