基于PLA絲材的FDM試件機(jī)械性能分析及優(yōu)化.pdf

1、熔融沉積成型工藝(Fused Deposition Modeling)是快速成型制造領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的一類技術(shù)，在工程零部件及醫(yī)療器械的生產(chǎn)方面發(fā)揮著重要的作用。FDM工藝的成型精度一直是此項(xiàng)技術(shù)的研究熱點(diǎn)，而成型件機(jī)械性能的研究相對較少。隨著新型材料的不斷出現(xiàn)，以及工程實(shí)際的使用要求不斷增多，更多的用戶開始關(guān)注成型件的機(jī)械性能。改善成型件的粘結(jié)強(qiáng)度，提高其機(jī)械性能，成為熔融沉積成型工藝，乃至快速成型領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
　　本文首先

2、從微觀層面入手，結(jié)合新型聚乳酸(PLA)材料的固有特性，對液晶態(tài)高分子聚合物絲材的粘結(jié)機(jī)理進(jìn)行了闡述，并根據(jù)熱焊接原理推導(dǎo)出絲材粘結(jié)強(qiáng)度的理論模型以及單片固化層的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系公式，為后續(xù)的成型件機(jī)械性能的分析研究提供有益的理論依據(jù)。
　　根據(jù)成型方向，成型溫度，分層厚度，輪廓寬度，填充線寬，以及填充速度等工藝影響因素的不同，設(shè)置三組實(shí)驗(yàn)參數(shù)，加工135個(gè)試件。通過顯微圖像觀測與拉伸試驗(yàn)相結(jié)合的方法，分別對試件的抗拉極限強(qiáng)度、楊氏

3、模量以及拉伸應(yīng)變進(jìn)行分析和比較，得出了影響成型件機(jī)械性能的本質(zhì)原因，同時(shí)為PLA材料在快速成型領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有效的數(shù)據(jù)參考。分析試驗(yàn)結(jié)果后得出，在XZY成型方向，當(dāng)成型溫度為210℃時(shí)試件的機(jī)械性能優(yōu)于其他參數(shù)下的成型試件，但上述工藝參數(shù)對機(jī)械性能的具體影響程度仍有待分析。
　　為了進(jìn)一步分析分層厚度，輪廓寬度，填充線寬，以及填充速度對機(jī)械性能的影響程度，對上述四個(gè)參數(shù)進(jìn)行了多指標(biāo)綜合優(yōu)化。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)九組拉伸試驗(yàn)，將抗拉