加热方式对FDM工艺制品拉伸性能的影响

选用3D打印工艺中的熔融沉积成型(FDM)工艺作为实验研究对象,研究恒温室加热和底板加热两种不同加热方式对不同构建取向打印的聚乳酸(PLA)试件拉伸强度及断裂伸长率的影响。实验结果表明:两种加热方式下打印的不同构建取向的试件呈现出各向异性。与底板加热相比,采用恒温室加热方式打印的水平向试件和侧向试件的拉伸强度分别增加0.3%和2.6%,断裂伸长率分别增加4.2%和6.7%,有一定程度的改善;而采用恒温室加热打印的竖向试件的拉伸强度由底板加热时的14.94MPa提升至23.98MPa,增幅为60.5%,断裂伸长率由底板加热时的1.708%提升至2.847%,增幅为66.7%。对于竖向高度较大的制品,采用恒温室加热可明显提高制品的拉伸性能。     

基于电化学沉积法的金属3D打印工艺初探

初步探究了一种基于电化学沉积法的金属3D打印技术，其原理为利用金属离子溶液在成型平台上有序排布，对离子溶液和平台施以直流电场作用时金属离子在成型平台上发生还原反应形成金属沉积层，沉积物逐层叠加进而形成微米尺度的金属3D打印制品。研究了该工艺的三维成型可行性和不同堆叠层数对制品形貌的影响，同时也提出了该工艺尚待解决的问题和相应的改进方法，为金属3D打印领域提供了一种创新的低成本的微米尺度制品加工工艺和解决方案。     

无人机航母系统的构建与应用

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制系统操纵的无人驾驶飞行器。目前无人机普遍存在任务能力单一,续航能力不足等缺点。本研究提出并构建了一种无人机航母集群协同工作模型和一种采用线缆供电方式的无人机航母系统。无人机航母系统采用子母机架构,无人机航母平台作为子无人机的空中停靠点和电力传送中转站,将来自地面电缆的电能通过电缆传送给各子无人机,进而实现无人机航母系统的空中长时间稳定工作,各子无人机挂载设备并在以无人机航母为圆心的范围内执行任务。利用其可长时间工作和高负载特性,无人机航母系统在应急信号基站快速搭建、反恐防暴、舞台舞美、农药喷洒、工厂监测等方面有较好的表现,可在一定程度上拓展民用无人机的应用场景。     

非溶剂致相分离3D打印聚合物的成型工艺研究

采用自行搭建的湿度可控的气辅式三维（3D）打印机,基于非溶剂致相分离原理,实现了常温下、高精度、低成本3D打印耐高温的聚合物材料。以聚醚酰亚胺（PEI）为例,探究了挤出压力、喷头直径、打印速度、打印环境相对湿度、打印层高等打印参数对成型质量的影响。结果表明,挤出丝料的宽度与打印速度、环境相对湿度有关,随打印速度和环境相对湿度的增大而减小;打印层高与挤出丝料的厚度有关,打印层高约等于挤出丝料的厚度的时,成型质量最好;通过多层沉积实验,得到最优的打印参数,成型了表面质量良好、精度高的PEI坯体。     

烧结温度对3D打印B30铜镍合金制品力学性能影响的研究

为了避免传统熔炼法制备合金易产生枝晶偏析的问题,以球型的铜粉和镍粉为实验材料,经过机械混合的合金粉末与聚乙烯醇(PVA)溶液按照质量比为526的比例混合制得合金金属粉末浆料。通过3D打印制备了B30铜镍合金的样件坯体,并通过脱脂和烧结得到合金样件。研究了在不同的烧结温度下制件的密度、拉伸强度和收缩率的变化规律。结果表明,样件的表面随着烧结温度的升高逐渐趋近于镍的颜色,样件的密度、拉伸强度和收缩率都出现了随着烧结温度的升高先快速上升后缓慢上升的现象,并在烧结温度为900℃时样件的收缩率、密度和拉伸强度都出现了增速减慢的现象。样件在烧结温度为1 150℃时的收缩率达到最大值3.45%,密度达到最大值5.05g/cm3,拉伸强度达到40.26MPa。     

3D打印金属粉末/PVA复合浆料的成型质量分析

聚乙烯醇是一种无毒的水溶性高分子材料,被广泛地用作粘结剂。浆料挤出打印技术结合了熔融沉积技术(FDM)与粉末注射成型技术,可用于打印结构复杂、高精度的金属零件。利用该技术打印铜粉(Cu)/PVA复合浆料,研究了打印工艺参数如喷嘴直径、分层高度、挤出压力和打印速度对坯体成型质量的影响。浆料流量随挤出压力的增大而增大,二者基本呈线性关系;分层高度的设置与喷嘴直径有关,分层高度为喷嘴直径的70%～80%时,打印效果最佳;挤出压力与打印速度的匹配度直接影响了成型质量。实验结果表明:在喷嘴直径D=0. 51 mm,挤出压力p=206 k Pa,打印速度V=15 mm/s,分层高度H=0. 35 mm的最优工艺参数下,能够打印出高质量的金属坯体。     

非溶剂致相分离3D打印/复印成型技术研究

初步探究了一种无需将材料熔融的成型技术即非溶剂致相分离三维（3D）打印/复印成型技术的可行性，并成功制备了聚丙烯腈三维立体制品。通过实验获得了先利用非溶剂致相分离法使制品固化并初步脱除溶剂再利用加热蒸发的方法彻底脱除溶剂的制品成型工艺路径。通过研究发现了减少环境溶液含水量有助于提高成型制品内部孔洞尺寸的均匀性，使生成的孔洞尺寸较小并使孔洞分布均匀。此外，探究了该技术在高性能陶瓷复合材料制品、导电制品以及催化剂载体的制备方面应用的可能，进一步开拓了该成型技术的应用前景。     

聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合材料的3D打印及性能

以纳米羟基磷灰石(nano-HA)和聚己内酯(PCL)为原料,通过熔融共混方式制备不同nano-HA含量的PCL/nano-HA复合材料。采用熔体微分3D打印机打印PCL/nano-HA复合材料测试试样,测试其力学性能,并通过差示扫描量热仪和X射线衍射仪进行了分析。结果表明:随着nano-HA质量分数的增加,PCL/nano-HA复合材料3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而压缩强度一直增大,结晶性能变好;当nanoHA质量分数为20%时,3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值,分别为23.3MPa和21.4MPa;当压缩应变为10%时,nano-HA质量分数为40%的PCL/nano-HA复合材料试样的压缩应力为最大值,为31.4MPa。PCL/nano-HA复合材料打印试样中只含nano-HA和PCL两种相,有利于其保持良好的生物活性,有望在生物组织支架中得到应用。     

真空烤盘炉研制及石墨盘清洁效果检测方法

在金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延生长过程中作为衬底片承载器的石墨盘表面不可避免地会附着GaN、AlN等残留沉积物，其会导致外延生长异常甚至失败，因此石墨盘表面清洁十分重要。介绍了所研制真空烤盘炉的结构、功能以及烤盘工艺，并提出一种利用X射线荧光(XRF)光谱分析法量化盘面清洁效果的方法。以单片6英寸(1英寸≈2.54 cm)衬底片的石墨盘为例，利用XRF光谱分析方法对石墨盘清洁前后的盘面元素组成进行测试，结果显示XRF光谱分析法可准确且稳定地表征石墨盘清洁效果，并且该真空烤盘炉可几乎完全清除石墨盘表面Ga的化合物，为石墨烤盘工艺和行业制定石墨盘清洁的合格标准提供参考。