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...     

聚酰胺12制品3D打印成型力学性能研究

应用3D打印技术中的熔融沉积成型法(FDM)和选择性激光烧结工艺(SLS)制备聚酰胺12(PA12)试样,研究了3D打印中构建不同取向方式对PA12力学性能的影响。同时,将3D打印试样与传统注射成型试样对比,比较了两者的性能差异。结果表明,FDM技术中构建不同打印取向影响PA12制品的力学性能,与注射成型相比,FDM试样的拉伸强度可达注塑件的56.3 %左右,断裂伸长率约为注塑件的60.9 %;SLS技术中,不同打印取向对制品的拉伸强度无明显影响,其拉伸强度可达注塑件的90 %以上,但其断裂伸长率较低,不足注塑件的10 %。     

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。     

基于响应面法的DLP光敏树脂氧化铝增强成型工艺优化

为了研究填充纳米氧化铝颗粒对光敏树脂DLP光固化3D技术对成型试件的成型误差、拉伸强度及打印时间的影响,首先采用单因素试验分别研究了曝光时间、打印层厚及氧化铝含量对成型试件的影响,运用响应面Box-Behnken试验分析研究得出了成型误差、拉伸强度和打印时间的二次回归模型,并对其工艺参数进行优化。结果显示,曝光时间对制件的成型误差的影响最大,打印层厚对拉伸强度和打印时间的影响均为最大。由响应面法预测最优值为曝光时间3 s,打印层厚0.07 mm,纳米氧化铝质量分数5%,在此参数下,成型试件的成型误差为0.19 mm,拉伸强度为59.37 MPa,打印时间为16 min,与理论预测值接近,优化结果可靠。     

3D打印用ABS丝材性能研究

以丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)为基体,分别以碳酸钙、短切玻璃纤维(GF)和色母粒为改性填料,通过挤出成型制备改性ABS丝材,然后采用3D打印技术中的熔融沉积成型(FDM)技术,通过FDM型3D打印机打印测试试样,对其力学性能及收缩率展开研究。研究结果表明,碳酸钙填料的加入使得ABS 3D打印试样的拉伸强度降低,用量为2份的短切GF可略微提高试样的拉伸强度,但随着GF含量的增加拉伸强度下降;当打印速度不高于50 mm/s时,相比于橘黄色母粒,蓝色母粒可提高试样的拉伸强度;改性ABS试样的拉伸性能随着打印速度的增加呈现两种不同的变化趋势,这可能由材料流动性能的差异所引起;随碳酸钙或GF用量增加,试样的收缩率逐渐降低,其中GF改性ABS试样收缩率的降低幅度更大,相比于橘黄色母粒,蓝色母粒的加入能够更有效地降低ABS试样的收缩率。     

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。     

抗收缩工程水泥基复合材料力学性能研究

工程水泥基复合材料(ECC)具有较好的延性和抗拉性能,但成型收缩率较大,容易导致试件成型开裂,严重影响结构的耐久性。在ECC中掺入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂以减小ECC成型收缩率,研究了不同掺量的膨胀剂对ECC收缩率和力学性能的影响。结果表明：膨胀剂掺量为6%～8%(质量分数,下同)时可明显改善ECC的收缩率,膨胀剂掺量过高会使ECC出现膨胀现象;膨胀剂掺量为4%～6%时可明显提高ECC的抗压强度,但对抗拉强度影响较小;膨胀剂掺量为2%～4%时可明显提高ECC的剪切韧性,但对抗剪强度影响较小;膨胀剂掺量为6%～8%时可明显提高ECC的极限弯曲强度。     

高吸水性树脂对高延性水泥基材料性能的影响

分别采用干拌与预吸水拌合两种方式将高吸水性树脂(SAP)加入高延性水泥基材料(ECC)浆体，分析不同掺量及拌合方式下SAP对ECC的极限拉伸应变、抗拉强度、约束收缩和韧性等性能的影响。结果表明：以干拌方式加入SAP可以显著提升ECC浆体的塑性黏度，降低浆体流动性，以预吸水拌合方式加入SAP会降低ECC浆体的塑性黏度，增加浆体流动性，更易于成型；以干拌方式加入SAP的ECC试件初裂强度和抗拉强度更高，韧性更优异，以预吸水拌合方式加入SAP的ECC试件极限拉伸应变更高，对约束收缩性能的改善效果更好；加入SAP可以明显提高ECC试件的拉伸应变能力和韧性，所有掺入SAP的ECC试件均具有良好的延性，极限拉伸应变均在3%以上，加入SAP的ECC试件极限拉伸应变相比对照组提高了62.0%～99.0%。     

搅拌过程和流变性对水泥基材料中纤维分布及力学性能影响

纤维增强水泥基设计复合材料( ECC)具有高延性特征,而成型过程影响纤维在水泥基体内分布状态,进而影响ECC获得高延性性能的稳定性。本文综述了ECC搅拌过程和拌合状态下的流变性能对纤维分布的影响,重点分析了塑性黏度和屈服应力对纤维分布及力学性能的影响。结果表明：后加纤维的搅拌过程是ECC成型过程中纤维分布的最优方式;良好的塑性黏度是保证纤维均匀分布的关键,屈服应力影响纤维分布及取向分布;综合调整ECC的流变性可以保证纤维均匀分布,使硬化后ECC获得稳定的高延性。     

工业级熔体微分3D打印技术制作大型工业制品

桌面3D打印技术已得到社会认可,而针对工业级大型3D打印技术的研究很少。工业级熔体微分3D打印技术,采用螺杆塑化熔融方式,具有更大的成型尺寸;可加入颗粒状聚合物,拓宽3D打印耗材种类;使用3 mm大喷嘴,有效提高打印速度。该工业级熔体微分3D打印技术中各个打印参数(如层高、喷嘴直径等)设置对于制品成型及制品力学性能有着至关重要的影响。将不同基材的玻纤复合材料作为研究对象,运用自主搭建的工业级熔体微分3D打印实验平台,研究不同打印参数下制品成型效果。通过SEM电镜图、TGA热重分析仪、DSC差示扫描量热法、拉力测试仪对制品及原材料进行分析。文章验证了该新型工业级熔体微分3D打印机对玻纤复合材料制备大型3D打印制品的可行性,且可以为工业级大型3D打印技术的发展提供理论基础和技术指导。     

3D打印工艺参数对PLA试件拉伸强度的影响

为了提高熔融沉积成型工艺打印件的力学性能以及减少打印时间成本,利用3ds Max三维建模软件,设计出打印力学试件的三维模型,结合单因素和正交试验分析,研究了填充角度、打印速度、打印温度、填充密度以及分层厚度对聚乳酸(PLA)试件拉伸强度的影响,并对试件拉伸强度进行测试。结果表明,各参数对3D打印PLA试件的影响大小为:填充密度分层厚度填充角度打印温度打印速度,且当打印分层厚度为0.3 mm,打印速度为80 mm/s,打印温度为210℃,填充密度为40%,填充角度为45°,试件具有最优的拉伸强度。     

不同3D打印技术塑料力学性能研究进展

介绍3D打印技术的产生及应用领域,阐述塑料作为3D打印材料的优势和常用于3D打印的塑料原材料种类。对熔融沉积成型、立体光固化成型以及选择性激光烧结等3D打印技术的基本工作原理和优缺点进行对比。综述不同3D打印技术制备的塑料及复合材料的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度等力学性能的研究进展,指出当前3D打印塑料制品存在的不足与改进方向,对3D打印塑料制品的发展前景进行展望。     

面向光固化3D打印陶瓷构件的光敏树脂体系研究

光敏树脂是光固化3D打印的材料基础,也是光固化3D打印陶瓷的成型媒介。光敏树脂体系影响光固化3D打印陶瓷构件成型过程的收缩率与脱脂过程的应力,本文设计了含环状结构的单官能度树脂、三官能度树脂及引入预聚物及稀释剂的多组分树脂三个树脂体系,测试了三个树脂体系的收缩率,研究表明引入预聚物及稀释剂的树脂体系具有最低的固化收缩率,有效缓解了因固化反应收缩造成的3D打印氧化铝陶瓷素坯开裂的问题。采用热失重分析和热处理实验研究了三个树脂体系的热分解行为,多组分树脂体系具有分阶段热解的特性,采用该树脂体系制备了光敏性氧化铝浆料,优化了光固化打印参数及脱脂气氛,3D打印厚壁实心(12 mm×12 mm×12 mm)样件与大尺寸(?80 mm×50 mm)的氧化铝陶瓷素坯脱脂后均无裂纹等缺陷。     

醋酸纤维素试样3D打印成型性能分析

以粒料醋酸纤维素(CA)为实验材料,用熔体微分粒料3D打印机制备了拉伸测试样条,分析了样条颜色变化的原因。利用桌面级挤出机将粒料CA挤成丝料,并用桌面级丝料3D打印机制备了同样的拉伸样条,分析了其翘曲的原因。对2种不同打印机成型的样品进行拉伸性能测试,对比了2种打印方式成型制品的力学性能。利用CA溶于有机溶剂的特点,将粒料打印机制备的部分样条用丙酮进行黏结,并进行黏结强度测试,探究了CA大型制品分块打印、黏结成型的可行性。研究结果表明,粒料打印机与丝料打印机成型样条的平均最大拉伸应力为19.18和7.05 MPa,2种试样使用丙酮黏结的黏结应力为6.72 MPa,分析了强度差异的原因。由于2种打印机制备的样品各有不足,因此,总结了制品缺陷的原因以及CA成功用于3D打印成型的经验。     

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。     

3D打印连续芳纶纤维增强聚乳酸复合材料的拉伸性能研究

将连续芳纶纤维(Kevlar)和聚乳酸(PLA)分别用作增强体和基体,同时引入熔融沉积成型(FDM)打印工艺制备样品,研究了打印层高、线宽、温度对连续芳纶纤维复合材料拉伸性能的影响。结果表明,随着打印层高与线宽的减小,试样中纤维含量逐渐增加,试样的拉伸强度显著增大。同时随着打印温度的增加,基体与纤维束结合加强,在一定范围内试样强度呈现上升趋势。当打印层高为0.3 mm,纤维体积分数为4.1%,试样的拉伸强度可达127 MPa,较纯PLA试样拉伸性能提高124.6%;较传统的纯PLA材料3D打印试样,连续芳纶纤维的加入极大地提高了试样的拉伸性能。     

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。     

纤维对再生砖混ECC力学性能及微观结构的影响

为促进不同粒径再生砖混骨料的多元化利用，本试验采用再生砖混细骨料完全代替石英砂，采用不同掺量聚丙烯纤维制备再生砖混工程水泥基复合材料(ECC),研究其受力破坏特征、强度影响机理及微观结构对力学性能的影响。结果表明：未掺纤维的再生砖混ECC的失效模式为脆性破坏，而掺纤维的再生砖混ECC受拉时具有明显的应变硬化特征，随着纤维掺量的增加，其抗折强度、极限抗拉强度和极限拉应变持续增大，抗压强度呈先增大后减小趋势，表现出良好的延性和韧性破坏特征；再生砖混ECC的孔隙率在11.28%～13.68%,通过SEM观察，发现纤维与再生砖混ECC黏结性能较好，纤维破坏模式主要为拔出和拉断破坏，开裂后应变硬化拉伸幅度和拉伸强度低于普通ECC混凝土；新旧浆体界面黏结性能相对薄弱，破坏时微裂缝容易在界面过渡区产生和发展。     

高延性纤维增强水泥基复合材料的研究进展及应用

高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)是经系统的微观力学设计,在拉伸和剪切荷载下呈现高延展性的一种纤维增强水泥基复合材料.综述了ECC的研究进展,介绍了配筋ECC结构的耐久性、安全性及可持续性等混凝土必须满足的关键性能.根据ECC近来的应用情况及在工程上推广应用的需要,总结了ECC长期性能方面的研究结果.     

CF/ABS的3D打印与TPU注射复合成型技术

采用3D打印制备CF/ABS试样，置于在模具内进行TPU注塑成型，形成注塑层全包裹或半包裹3D打印层的复合结构。结果表明，与全包裹的芯壳结构相比，半包裹的上下叠层结构更稳定，成型过程更容易控制，成型质量更高。其拉伸强度和断裂伸长率分别为16.47 MPa和464%,与全包裹式相比，分别提高了18%和40%。3D打印与注塑复合成型的上下叠层制件表面平整，3D打印层与注塑层层间粘接效果较好，拉伸前未出现分层现象。