多通道人工神经导管的3D打印工艺研究

提出一种静电纺丝和3D打印结合制备神经导管的新方法,其中对3D打印法制备多通道神经导管的工艺进行了研究。设计正交试验分析了3D打印参数对打印线高线宽及打印质量的影响主次关系,得到了多通道神经导管的3D打印最优参数,在最优参数下,通过静电纺丝和3D打印结合的方法制备了多通道神经导管。结果表明喷头内径0.25mm、扫描速度6mm/s和送料速比0.004为最优参数,且通过分析对线高线宽影响最大的是送料速比,其次是喷头内径,最后是扫描速度;而对均匀度影响最大的是送料速比,其次是扫描速度,喷头内径对偏差的影响最小。     

3D打印技术的应用

被认为推动了第三次工业革命进程的3D打印技术,涉及信息技术、材料科学、精密机械等多个方面。投入民用工业是近年来的事,多用于大型制造业。随着3D打印技术的应用越来越广泛,各种耗材、打印机的价格必将呈现下降趋势,未来3D打印机完全有可能像传统打印机一样,成为每家每户都买得起、用得上的设备。     

机械臂3D打印技术及系统的试验研究

3D打印技术多以单材均质为基础,开展金属、塑料等零部件的快速成型制造。在此基础上,发展了激光近净成形、熔融挤出成型、选择性激光烧结(熔化)、立体光刻等3D打印工艺和装备。论文以流体挤出成型和激光烧结为基础,结合工业机械手6自由度的空间特性,初步搭建了机械臂3D打印系统;对该系统构成做出了简要介绍,分析了该系统的数据链与数据模型的坐标转换;对电气性能器件常用材料导线银、树脂基复合材料、硅酮橡胶、碳化硅陶瓷等的成型工艺进行了初步探索,为下一步制造出具备电气性能的功能结构化器件与进行曲面3D打印的研究打下基础。     

基于DLP的珠宝树脂3D打印工艺研究

DLP(数字光处理技术)是一种以面曝光的方式逐层成型的3D打印技术.在DLP的3D打印工艺过程中,当分层厚度确定时,零件的打印精度主要取决于曝光时间和成型方向.设计一个测试试样,研究了采用DLP工艺打印珠宝树脂材料过程中的单层曝光时间和零件成型方向对不同特征打印精度的影响规律.研究结果表明:对于所采用的珠宝铸造树脂曝光...     

浆料挤出式陶瓷3D打印工艺参数及打印件结构角度研究

针对挤出式陶瓷3D打印用于制备铸造型壳,分析了不同层高下浆料的挤出与堆积情况。通过3D打印试验,对比研究了挤出口内径、层高和打印速度对打印过程及打印质量的影响,获得了合适的工艺参数值;对比研究了不同的空间倾斜角度、打印平面内的角度下打印件的质量,获得了打印件的空间最大倾斜角度和打印平面内的最小角度。结果表明,合适的工艺参数为挤出口内径0.6～0.8 mm,层高0.6 mm左右,打印速度20 mm/s;打印件的内、外最大倾斜角度为40°,打印平面内的最小角度为30°。     

3D打印成型工艺及材料应用研究进展

系统阐述了当前几种主流的三维打印成型工艺的技术特点,着重介绍了三维打印所用材料的特点、改性研究及应用领域.最后结合国内外研究的最新进展,对三维打印材料及相关技术进行了展望.对进一步研究3D打印的成型工艺技术,拓展3D打印材料的种类及应用范围具有指导意义和参考价值.     

3D复合打印残疾人坐便椅设计研究

针对目前市面上残疾人坐便椅的材质、尺寸、稳定性、折叠性、可循环使用等方面依然存在的诸多问题,从安全性、舒适性、有效性三个角度出发,充分遵循以人为本的设计原则,结合3D打印技术,以“朔云”坐便椅设计为例,对坐便椅进行改进设计。并依据3D复合打印的FDM、SLA和SLS不同工艺优势,结合相应制作材料,巧妙与坐便椅不同部位的设计结合,以此引申3D打印技术对优化残疾人坐便椅设计的价值和意义。采用文献研究法,获取坐便椅在医疗行业的相关使用范畴及相关研究内容;采用案例分析法,对不同规格和性能的坐便椅进行优劣对比;采用归纳总结法,整理各种所获数据、素材及资料;采用图解分析法,避免了单纯文字表达的欠缺,力求以更加直观的图解清晰地展示研究过程。该设计有效解决了坐便椅不稳固、不舒服、“一次性”使用等状况,着重从外观造型、结合新材质技术,打破了坐便椅“千篇一律”“病人专用”的固守印象,也体现了3D打印技术在医疗行业应用的丰富性。     

面向协作机器人的3D打印系统设计

针对机器人在3D打印应用时稳定性欠佳、打印效果差的问题,设计面向协作机器人的3D打印控制系统。在目前比较典型、成熟的FDM熔融沉积成型技术的3D打印工艺基础上,选择JAKA Zu 7协作机器人作为执行结构,SIMATIC S7-1200控制器控制扩展设备,通过对机器人接口二次开发、设计G代码处理模块、通信模块对各种数据进行结构化处理。测试结果表明,该系统能有效提取和加工打印关键数据,完成PLC、机器人和G代码处理模块之间的通讯和数据交互,机器人位姿误差控制在在±0.15 mm,同时回抽挤出头在停顿点的挤出长度,解决在该点凸起呈斑点状的问题,冷却模块能根据喷头温度和打印情况进行实时冷却,减少打印件边缘卷曲的情况,保证了打印质量。     

基于多喷头生物3D打印系统的管腔型结构构建

基于多喷头生物3D打印系统和溶芯支撑法,运用超低温打印技术,以胶原为管壁材料,水凝胶F127为溶芯材料构建复合管腔结构,经过京尼平溶液交联及冻干处理后将支架浸泡在1℃的去离子水中以去除溶芯材料,从而获得胶原管腔支架结构;同时探究了以明胶/海藻酸钠为管壁结构,明胶材料为溶芯的管结构制备技术,实验证明明胶作为溶芯材料制备管结构的可行性。制备出了具有较好结构及力学性能的胶原和明胶/海藻酸钠管腔支架结构。该多喷头生物3D打印系统以溶芯工艺的方法,在构建管腔型生物结构方面具有很好的效果,为临床及再生医学提供了重要的制造工艺基础。     

3D打印发展现状分析及展望

3D打印被认为是第三次工业革命的代表,其对材料的处理方式实现了从等材、减材到增材的转变,完全颠覆了传统加工制造行业减材制造的理念和模式,同时具有直接快速、个性化设计、无难度成型等特点,一直以来都是"智能制造"的重要研究课题之一。为此,本文从工艺技术、行业标准、市场规模等方面分析和归纳了3D打印在国内外的发展现状及存在问题,并对今后的研究方向提出了智能材料、绿色加工、数字化整合等发展趋势的展望,为我国3D打印行业的发展提供了一定的借鉴意义。     

三维打印实验教学的研究

针对三维打印实验教学在各高校的兴起和发展,就如何更好地培养学生动手能力和创新意识,提高实验教学质量等方面,对三维打印实验教学理念的建立、教学条件和实验教学的主要设计思路等进行了研究.     

三种用于实验教学的三维打印工艺对比

针对三维打印技术在大专院校的应用,对三种用于实验教学的三维打印工艺的优缺点进行比较。分析指出目前FDM打印工艺更具有优势,更适用于实验教学。     

含微通道网络的再生支架3D打印成形工艺和系统及试验研究

3D打印技术在构建个性化的人工组织和器官方面具有独特优势和发展潜力,然而目前在构建具有优良代谢性能的人工组织方面也还存在很多技术壁垒。在秉承3D打印技术优势基础上,综合考虑生物材料的反应成形特性,提出一种能够直接成形微尺度中空纤维,再三维叠层制造,从而直接获得内含微通道网络的再生支架的3D打印成形工艺;基于管材无模拉伸理论,定量分析微尺度中空纤维在被三维搭接过程中的拉伸变形,为工艺优化和参数调控奠定了理论基础;在给出相应成形系统的关键组成和技术要点基础上,进行了三维再生支架的制备试验及性能测试与分析。试验结果表明,提出的工艺及系统存在巨大的应用潜力,为有效解决人工再生组织血管化问题提供了一种全新的技术途径。     

基于机器视觉的FDM-3D快速成型异常工况监控系统

针对FDM-3D打印过程中存在的各类打印故障,提出了一种基于机器视觉的FDM-3D快速成型异常工况监控系统,该系统能够完成自动识别和报警等功能,实现无人值守状态下的智能监控。首先,基于视觉提取实际打印目标的轮廓;然后,基于计算机图形学获取stl文件中待打印物体的理论轮廓,并将其与实际打印目标的轮廓做对比;最后,开发一个基于网络的自动报警系统。实验结果表明,该监控系统能够对零件垮塌或打印机喷头堵塞等状况实现实时在线的评价。基于图像识别的监控方法能够与3D打印目标的造型实时匹配,该方法可以扩展到多种不同类型的打印机。     

3D打印连续纤维复合材料丝材的成形规律

针对3D打印连续纤维增强热塑性树脂复合材料,研究了热塑性树脂在螺杆挤出过程中的流动机理和在纤维界面的浸渍行为,揭示了螺杆转速和牵引速度对复合丝材成形直径和纤维含量的影响规律。提出使用实际浸渍时间和理论完全浸渍时间来共同表征树脂对纤维的浸渍程度,观察复合丝材断面的形貌可知,高浸渍程度的丝材内部空隙较少,树脂和纤维结合更紧密。进行3D打印成形测试,当丝材的浸渍程度从17.25%提高到40.02%,样件的拉伸强度可从132 MPa提高到160 MPa,提高约21%。对样件进行动态力学性能分析(DMA)测试,试验结果表明浸渍程度高的复合材料成形件具有高的存储模量和损耗模量,表明其纤维和基体间的界面结合程度得到了提高和改善。     

面向软体机器人的嵌入式3D打印聚二甲基硅氧烷材料实验研究

基于自主搭建的嵌入式直接喷墨打印(DIW)式3D打印系统,对聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料在水凝胶中进行打印,实现了软体机器人复杂内部结构的嵌入式3 D打印.对PDMS材料性能进行了详细分析,并对打印过程进行了模拟仿真,从而确定了工艺参数组合;开展了固化拉伸对比实验、单丝圆线打印实验以及圆管打印实验,确定了最优打印参数...     

渐变折射率人工电磁介质设计与3D打印制造

提出一种以物理性能驱动的人工电磁介质宏/微结构一体化设计与制造方法;以超材料尺度的光子晶体结构为研究对象,建立超材料单胞结构特征参数与等效介电常数及折射率之间的映射关系,实现渐变折射率人工电磁介质的可控设计;在理论计算的基础上,采用基于渐变折射率超材料结构设计了"地毯式隐形罩"、"电磁黑洞"等器件;以光固化3D打印技术为制造手段,光敏树脂为基体材料,实现具有复杂结构的三维电磁器件,并对其性能进行研究;结果表明,所设计器件在Ku波段(12~18 GHz)具有宽频性能,且能够在自由空间实现电磁波的可控传播。研究验证了利用3D打印技术进行人工电磁介质器件制造的可行性,为其进一步推广应用奠定了基础。     

机械产品的CAD/CAM应用及三维造型技术

系统地阐述了机械产品设计和制造过程中CAD／CAM系统的作用和应用方法,介绍了三维造型技术的类型以及设计原理。     

面向软体机器人的3D打印硅胶软材料实验研究

基于自主搭建的直接喷墨打印式打印平台,以DC737硅胶为打印材料,分析了挤出系统的力学模型,以确定工艺参数的类型;采用单因素试验确定了适合打印的层厚、打印速度和驱动压力的参数范围;采用正交试验研究了各工艺参数对打印时间、尺寸误差的影响规律,并成功应用到软体机器人的本体打印上。研究结果表明:在一定范围内,打印速度对打印时间的影响最为显著,而对尺寸误差影响最大的是驱动压力,最优工艺参数为层厚0.4 mm、打印速度15 mm/s、驱动压力124 110 Pa(18 psi)。使用最优参数组合打印出了软体毛毛虫,并进行了动态性能实验,验证了高效、高精度3D打印软体机器人的可行性。     

基于电场驱动熔融喷射聚合物基复合材料高分辨率3D打印

针对当前聚合物基复合材料(Polymer matrix composites,PMC)成型存在打印分辨率低、打印材料受限、成型结构较为简单、工序复杂等方面的不足和局限性,尤其是还面临难以实现宏/微结构跨尺度高效制造的挑战性难题,提出一种基于电场驱动熔融喷射PMC高分辨率3D打印新工艺。阐述了基于电场驱动熔融喷射PMC高分辨率3D打印的基本原理和工艺流程。通过试验,揭示了主要工艺参数(碳填料含量、施加电压、螺杆转速、打印速度、加热温度等)对于打印件分辨率(精度)和质量的影响及其规律。利用自主搭建的试验平台,并结合试验优化的工艺参数和提出的两种打印模式,实现了多层石墨烯/聚乳酸(Polylactic acid,PLA)和多壁碳纳米管/PLA复合材料微尺度三维网格、多层石墨烯/PLA大高宽比薄壁圆环、多壁碳纳米管/PLA复合材料柔性导电网格以及其他聚合物复合材料3D结构典型工程案例的制造。研究结果表明,提出的电场驱动熔融喷射3D打印能实现高分辨聚合物基复合材料成型(使用内径300μm喷嘴,实现了分辨率为40μm的PMC特征结构制造),而且还具有大面积宏/微结构跨尺度集成制造的优势。