3D打印PEI成型工艺对制品力学性能的影响

聚醚酰亚胺(PEI)具有优良的力学性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能,是工业领域不可或缺的重要材料之一。采用熔融沉积成型(FDM)技术,可用来构建具有复杂几何形状的功能部件。不同的成型工艺参数对零件的力学性能具有较大的影响。研究了3D熔融沉积成型中PEI的填充路径、填充率、成型件放置角度和喷嘴孔径对制品拉伸强度和断裂伸长率的影响,得到了具有最佳力学性能的打印工艺。结果表明,当填充方向为±45°时,试样的拉伸强度最大,为99.4 MPa;当填充方向为0°时,断裂伸长率最大,为15.3%;当填充方向为90°时,试样拉伸强度和断裂伸长率最小,分别为80.2 MPa和12.4%。且不同的放置角度对试样拉伸强度和断裂伸长率影响较大;试样的拉伸强度和断裂伸长率随着喷嘴孔径的增大而减小,当喷嘴孔径为0.4 mm时,其值最大。     

FDM工艺中填充方式对塑料制品力学性能的影响

采用熔融沉积成型方式制备ABS力学测试样条,通过拉伸和冲击测试研究不同填充方式对塑料制品拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度的影响。实验表明,对于方格填充呈现出随填充角度增大,拉伸强度和断裂伸长率增大,冲击强度减小的现象。直线填充与45°方格填充实测结果近似相同,蜂窝填充拉伸强度和断裂伸长率与15°方格填充近似相同,冲击强度与30°方格填充近似相同。在实际生产中,需根据制品力学性能要求在其不同区域选择合适的填充方式,以提高制品整体力学性能,降低生产成本。     

用于FDM的蒙脱土改性PC/ABS合金丝材的性能

用有机改性后的蒙脱土(OMMT)对聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)合金进行增容改性,测试合金的力学性能、维卡软化点、熔体流动速率等性能,并对测试结果进行分析讨论。发现当PC∶ABS质量比=70∶30,OMMT质量分数为3%时,综合力学性能最好,拉伸强度为67. 21 MPa,弯曲强度为80. 90 MPa,缺口冲击强度为17. 35 k J/m~2,均优于纯PC/ABS合金的力学强度。将PC/ABS/OMMT合金用3D打印耗材挤出机挤出成直径为(1. 75±0. 25) mm的丝材,当OMMT质量分数为3%时,丝材成型性最佳。最后用熔融沉积成型的方法打印合金,比较熔融沉积成型与传统注塑成型制品的力学性能差异。熔融沉积成型试样保持了较好的拉伸强度和弯曲强度,达注塑成型的60%多,但是断裂伸长率和抗缺口冲击强度较差。     

填充方式对熔融沉积成型试件力学性能的影响

在将聚乳酸(PLA)作为原料的熔融沉积成型(FDM)实验中,分别研究了10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%10种填充率,与直线型、斜线型、蜂窝型、三角型和波浪型5种填充路径对试样拉伸强度和断裂伸长率的影响。研究结果表明,随着试样填充率的增加,拉伸强度逐渐增大。当填充率 60%时,拉伸强度的提升效果更显著。随着填充率的提高,试样的断裂伸长率呈先增加,后降低,再增加的趋势。当试样采用斜线型填充路径时,试样的拉伸强度的提升效果最佳。此外,可以通过材料力学构建的理论模型计算得到试件的拉伸强度。     

基于田口试验法的熔融沉积成型PLA制品工艺优化

为了提高熔融沉积成型(FDM)制品的质量,采用田口试验法研究填充密度、沉积方向和填充图案三个因素对聚乳酸(PLA)制品拉伸性能的影响。结果表明,加工工艺参数对拉伸弹性模量和拉伸强度的影响程度均为沉积方向>填充密度>填充图案,其中拉伸弹性模量最优化的参数组合为填充密度100%、沉积方向45°、填充图案网格形状,拉伸强度最优化的参数组合为填充密度70%、沉积方向45°、填充图案网格形状。通过扫描电子显微镜对拉伸试验失效断面进行观察分析,探究了FDM打印工艺参数之沉积方向、填充密度对PLA试样拉伸失效的影响及其失效机理,其表征分析与试验结果高度吻合,表明该研究结果具有较好的借鉴意义。     

基于正交试验的PETG/ABS复合制件熔融沉积成型工艺参数的优化

为了缩短熔融沉积成型(FDM)工艺的成型时间并改善产品的力学性能,采用FDM工艺方法对聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己二甲醇酯(PETG)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)两种线材进行3D打印,以成型时间、拉伸强度和拉伸弹性模量为优化指标,设计了基于正交试验法的三因素(打印速度、分层厚度、填充率)四水平的工艺参数优化方案。结果表明:PETG/ABS复合制件最优力学性能的参数组合是A4B1C3,即打印速度为30 mm/s、分层厚度为0.1 mm、填充率为75%。验证试验表明,拉伸强度为44.73 MPa、弹性模量为758.12 MPa、成型时间为113 min,优化参数后明显改善了力学性能,对双材料打印制品的生产具有一定的指导意义。     

FDM工艺中填充率对塑料制品力学性能的影响

FDM工艺作为3D打印技术的实现方法之一,依据易操作、成本低、成型周期短等优点,近些年取得了快速发展。但3D制品的力学性能一直是制约其发展的重要因素,提高3D制品的力学性能对扩大其应用范围具有至关重要的作用。针对FDM工艺中制品的填充率展开实验探索,通过FDM工艺制备ABS和PLA 2种试样,并与同种材料的注塑试样进行对比,探究了填充率对拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率的影响。结果表明,拉伸强度和拉伸模量随填充率的提高而增强,断裂伸长率随填充率的提高呈现先提高后下降的趋势;当填充率为100%时,基本能达到注塑件的拉伸强度,而且,PLA材料的拉伸模量高于注塑件;ABS材料的断裂伸长率也高于注塑件。可见,制品填充率会影响FDM制品的力学性能,合理选择填充率能够获得接近或超过注塑工艺水平的FDM制品,同时降低生产成本。     

熔融沉积成型与注塑成型聚乳酸产品力学性能对比

通过挤出成型制备聚乳酸(PLA)线材,采用熔融沉积方法制备标准拉伸试样,对比熔融沉积成型(FDM)与注塑成型对PLA产品力学性能的影响。研究结果表明:PLA打印产品的拉伸强度较注塑成型下降了31.9%,然而其断裂伸长率相对提升了186%;3D打印产品结构对产品力学性能有一定影响,沉积丝的拉伸应变主要是由产品内部结构的弯曲变形引起的;打印线材的形状对拉伸形变和弯曲形变几乎没影响。     

填充模式对熔融沉积PLA力学性能、成型时间及材料消耗的影响

研究了熔融沉积成型工艺中填充模式对聚乳酸(PLA)打印试件力学性能、成型时间及材料消耗的影响。研究发现同心圆型相比于直线型、线形、蜂窝型、阿基米德和弦型填充图案在相同的填充密度下,具有更高的力学强度,较少的成型时间及材料消耗;随着试件填充密度的提高,试件拉伸、弯曲、冲击强度均有显著提升,但同时也会使成型时间及材料消耗显著增加。     

退火工艺对3D打印制品性能的影响

使用熔融沉积成型(FDM)工艺,3D打印了聚乳酸(PLA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)材质的试样,并将试样在不同退火温度和时间下进行热处理。将退火后的试样进行拉伸性能测试、扫描电镜分析和X-射线衍射分析。结果表明:ABS试样在退火温度为40℃、退火时间为3 h时,平均拉伸强度和断裂伸长率最大。随着退火温度的提高,PLA试样的拉伸强度和结晶度均呈先增大后减小的趋势,且试样的拉伸强度和结晶度呈正相关关系。当退火温度为100℃、退火时间为1 h时,PLA试样的拉伸强度最大。通过扫描电镜观察发现,随着退火时间的延长,PLA和ABS打印试样的断面层间孔隙减小,丝材的粘结面积增大。     

3D打印参数对制品层间黏结性能的影响

研究了打印制品层间黏结性能与打印参数(如喷头温度、打印层高等)、退火与否以及打印材料种类之间的关系,使用桌面熔融沉积成型(FDM)成形机打印了一系列的标准拉伸及冲击性能测试样。结果表明,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚乳酸(PLA)打印试样的拉伸强度和断裂伸长率均随着喷头温度的增加而提高,随层高的增加而下降;扫描电子显微照片表明,ABS和PLA试样均随着打印层高的增大,断面层间孔隙逐渐增大,丝材黏结面积减小;退火后,ABS试样的残余应力得到去除,拉伸强度和韧性得到稳定和改善,PLA试样蜷曲开裂现象加剧,拉伸强度和韧性下降。     

基于FDM工艺的打印件成型时间与力学性能的研究

为了减少熔融沉积成型工艺(FDM)打印的时间成本以及提高打印件的力学性能,采用正交实验法,就成型层厚、放置方式、成型角度对FDM工艺的成型时间与打印件力学性能的影响进行了详细地研究。结果显示,当成型层厚设为0.27 mm,放置方式为平放,成型角度设为45°时打印效率最高,成型时间最短,为12 min。当成型层厚达到0.27 mm,放置方式为平放,成型角度45°时,断裂伸长率达到最大值8.24%。成型层厚达到0.21 mm,放置方式为躺放,成型角度达到45°时,弹性模量和拉伸强度都获得最大值,分别为3 446.58、67.36 MPa。     

FDM工艺成型参数对软材料TPU制品力学性能的影响

用挤出机将TPU粒料挤出成型线材,经结构改进后的3D打印机将TPU线材打印成测试试样,通过正交实验方法,研究了填充率、平台温度、喷嘴温度对TPU制品的拉伸强度、断裂伸长率以及动态热力学性能的影响,并与同种材料的模压试样进行对比。结果表明:填充率、平台温度和喷嘴温度对试样力学性能具有明显的影响,其中,影响程度为喷嘴温度填充率平台温度;当填充率为75%、平台温度为50°和喷嘴温度为220℃时,TPU制品的力学性能最佳,拉伸强度为23. 04MPa,断裂伸长率为956. 02%,分别为模压试样的75. 12%和82. 01%,邵氏A硬度为84。因此,填充率、平台温度和喷嘴温度等影响TPU制品的力学性能,合理设置成型参数能获得接近模压制品的力学性能。     

PVC塑料供水管的配方研究

研究了CaCO3和ABS对硬聚氯乙烯（UPVC）复合体系的力学性能的影响。结果表明,在实验数据范围内,复合体系中加入ABS可以提高其冲击强度和弹性模量（少于5份）,但材料的拉伸强度下降;在体系中加入适量的经表面处理的CaCO3能明显提高材料的冲击强度和断裂伸长率,当CaC03用量为12份时,其冲击强度和断裂伸长率分别提高了2．5倍和2.8倍左右,复合体系的弹性模量随CaCO3用量增加而提高。最优配方为：PVC100份（质量份,下同）、CaCO3 12份、ABS5份、钙锌复合稳定剂3．5份、其他助剂适量。以该配方生产的UPVC供水管各性能完全符合GB／T1000 2．1标准规定。     

FDM 快速成型工艺对成型件力学性能的影响

基于熔融沉积成型(FDM)技术,研究了不同材料、成型件放置角度和喷嘴型号对成型件力学性能的影响,得到具有最佳力学性能的打印工艺。分别以美国Stratasys公司生产的ABS-M30、PPSF和Ultem 9085打印材料为研究对象,采用常规填充方式,以xy平面为基准面,0°~90°范围内分别设置不同放置角度打印并测试其力学性能。结果表明,45°角放置样件的拉伸和冲击强度最佳;随着放置角度的增加,样件弯曲强度也随之增大;采用相同放置方式成型测试样件,T16喷嘴打印成型件较T12喷嘴打印成型件的力学性能更佳。     

常见3D打印用ABS树脂的成分和拉伸性能分析

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、拉曼散射光谱法(Raman)对几种国产和进口3D打印用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)丝材进行了成分鉴定,分别甄选出了合格及不合格ABS丝材;将合格的ABS样品通过3D熔融沉积快速成型技术(FDM)打印成国标试样,并进行拉伸性能测试,讨论了各ABS丝材在成分、拉伸性能及打印性能上的差异。结果表明:通过FTIR及Raman光谱分析,能够对ABS丝材的质量及成分进行鉴定。几种合格丝材样品中,国产样品C4的拉伸屈服强度最高(43.6 MPa),而进口样品I3具有最低的拉伸屈服强度(33.7 MPa),但丝材I3的打印产品翘曲度小,尺寸精度相对稳定。     

PA12试件多射流熔融成型工艺研究

采用多射流熔融增材制造技术制备了PA12试件,研究了PA12试件不同的构建取向对其成型精度和力学性能以及致密度的影响规律。结果表明,当位置尺寸为宽度方向时,尺寸精度总是呈正偏差,并且在不同得成型角度下,无明显变化规律,与宽度方向相比,厚度方向与长度方向尺寸精度随成型角度增加,变化规律较为明显;试件的力学性能与延伸率受成型角度影响规律相似,当成型角度从0 °增加到45 °时,试件拉伸强度与延伸率逐渐降低,在成型角度大于45 °后,拉伸强度与延伸率显著提升;致密度变化趋势与力学性能保持一致;综合分析可得,当成型角度为45 °时,试件的尺寸精度达到最佳水平;最佳力学性能成型角度为0 °,此时PA12试件的平均拉伸强度为50.95 N/mm²,平均延伸率为37.02 %;致密度最高成型角度为0 °,平均致密度可达到99.311 %。     

3D打印参数对TPU制品力学性能的影响

熔融沉积成形(FDM)技术在塑料制品加工领域的应用日趋广泛,但传统FDM类3D打印机以丝料为耗材,对材料刚度有特定要求,限制了耗材的种类。提出了熔体微分3D打印机以塑料粒料为耗材,采用微型螺杆输送、建压以及阀控系统精密计量,扩大了耗材的适用范围并实现软材料的3D打印能力。以TPU弹性体作为研究对象,通过正交实验方法,分析工艺参数对试样拉伸强度及断裂伸长率的影响,此外通过与注塑试样进行对比,研究了3D打印试样与注塑试样力学性能上的差距。实验结果表明:层高、填充角度及塑化温度对试样力学性能有影响,其中影响程度为塑化温度层高填充角度;当层高为0.2 mm、填充角度为45°、塑化温度为220℃时,有最大断裂拉伸强度及断裂伸长率,其拉伸强度和伸长率分别达到注塑试样的62.6%和73.2%。验证了熔体微分3D打印机制备弹性体制品的可行性,且合理的加工工艺参数能够提高试样的力学性能。     

基于正交实验的熔融沉积成型工艺参数的优化

采用商用聚乳酸（PLA）线材作为熔融沉积成型(FDM)打印材料,以拉伸强度和冲击强度为优化指标,设计正交试验,从分层厚度、打印速度、喷嘴温度、填充角度等元素探究成型工艺参数对FDM打印制件力学性能的影响。利用极差分析法,考察了各工艺参数对制件力学性能的影响情况,通过综合评分法和综合平衡法,获得了最优成型工艺参数组合并验证试验结果正确性。结果表明,分层厚度为0.3 mm,打印速度为90 mm/s,喷嘴温度为220 ℃,填充角度为45 °/45 °时,FDM制件的力学性能最优。     

3D打印参数对柔性聚乳酸服装面料力学性能的影响

针对熔融沉积成型(FDM) 3D打印技术,以柔性聚乳酸(PLA)为打印材料,探讨了分层厚度、打印速度、打印温度、填充角度以及填充密度对3D打印服装面料力学性能的影响.打印模型的力学性能以拉伸强度和弹性模量为评价标准,采用单因素、正交试验分析法得到最优打印参数.结果 表明:当填充密度为20％、分层厚度为0.3 mm、打印...