基于熔體微分原理的聚合物復(fù)合材料3D打印成型技術(shù)研究.pdf

1、3D打印成型工藝的快速發(fā)展為傳統(tǒng)制造加工行業(yè)帶來了新的血液，可實(shí)現(xiàn)制品的快速成型，且可縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低產(chǎn)品研發(fā)成本等。目前基于熔融沉積成型技術(shù)(FDM)的3D打印設(shè)備由于使用硬質(zhì)絲材原料，限制了FDM式3D打印設(shè)備材料的選用種類。且對(duì)于大型工業(yè)制品，F(xiàn)DM式3D打印技術(shù)的研究較少。由于復(fù)合材料具備多種優(yōu)異的性能，所以國(guó)內(nèi)外研究者目前均熱衷于對(duì)復(fù)合材料應(yīng)用型研究。本課題以復(fù)合材料在FDM式3D打印成型技術(shù)的應(yīng)用以及大型工業(yè)級(jí)熔體微分

2、3D打印設(shè)備的研發(fā)入手，就工業(yè)級(jí)熔體微分3D打印設(shè)備打印參數(shù)設(shè)定、適用于熔體微分3D打印設(shè)備的復(fù)合材料種類做了相關(guān)研究，對(duì)以后基于熔融沉積成型3D打印技術(shù)的發(fā)展以及材料的選擇提供了一定的理論基礎(chǔ)。具體工作如下:
　　1、設(shè)計(jì)并完成大型工業(yè)級(jí)熔體微分3D打印設(shè)備。就該設(shè)備的打印參數(shù)設(shè)定做了一定研究。經(jīng)研究后結(jié)果表明，該設(shè)備計(jì)量螺桿與塑化螺桿轉(zhuǎn)速比為2.65倍、層高為噴嘴直徑3/5時(shí)，匹配6000mm/min的打印速度出料量最穩(wěn)定，打

3、印效果最好，制品成型效果理想。對(duì)于材料的選擇，研究表明使用20wt％GF/PLA復(fù)合材料時(shí)，制品成型效果最好，且后期機(jī)加工性能優(yōu)異。制品的熱穩(wěn)定性能最好，受熱伸長(zhǎng)率最低，可保證制品的尺寸精度。
　　2、基于熔體微分3D打印成型工藝，打印可導(dǎo)電復(fù)合材料制品的研究表明，使用MWCNTs/PLA復(fù)合材料可制備3D打印導(dǎo)電制品。該復(fù)合材料當(dāng)MWCNTs含量達(dá)到5wt％時(shí)，制品導(dǎo)電率為0.2281S/m。該復(fù)合材料中當(dāng)MWCNTs含量增加到

4、10wt％時(shí)，制品的導(dǎo)電率為1.3147S/m，滿足導(dǎo)電體的導(dǎo)電率要求。故該復(fù)合材料可通過熔體微分成型方法制備防靜電設(shè)備以及可導(dǎo)電特殊形狀的制品。且可通過該成型工藝制備柔性電路，以滿足3D打印技術(shù)在電子電路應(yīng)用領(lǐng)域的不同需求。
　　3、基于熔體微分3D打印成型工藝，制備顆粒增強(qiáng)型制品研究結(jié)果表明，使用20wt％銅粉/PLA復(fù)合材料時(shí)，制品的力學(xué)性能最好，為純PLA制品拉伸強(qiáng)度的135％。當(dāng)超過20wt％后該復(fù)合材料制品的力學(xué)性能下