聚醚醚酮的FDM工艺参数与结晶行为研究

采用熔融沉积成型技术(FDM)制备了聚醚醚酮(PEEK)试样,并应用试验设计(DOE)方法分析研究了打印层高、热台温度和打印速度对PEEK试样拉伸强度和结晶行为的影响。结果表明:当打印层高、热台温度和打印速度分别为0.10 mm、160℃、30 mm/s时试样的拉伸强度最大(82 MPa)。3个打印参数从试样的层间结合、缺陷与结晶行为等方面不同程度地影响着PEEK试样的拉伸强度;随着热台温度的提升,试样的结晶度提高。而在同一热台温度下,由于打印过程中存在的温度分布差异,试样存在着明显的结晶不均匀现象,从试样的中心到边缘、沿厚度增加方向,结晶度逐步降低。     

3D打印参数对聚乳酸力学性能的影响

通过3D打印制备了聚乳酸试样。研究了打印温度、速度、方向和热床温度等打印参数对PLA拉伸和弯曲性能的影响。结果表明,适当的打印温度能改善试样内部层与层之间的熔接痕缺陷。较高的打印速度增强了PLA分子链的取向;适当的热床温度有利于PLA晶体的形成和生长,从而提高其力学性能。纵向打印试样的力学性能普遍优于横向打印的。当打印温度、速度、方向和热床温度分别为(210~215℃)、80 mm/s、纵向和50℃时,PLA试样的综合力学性能最佳。     

FDM 3D打印工艺参数对PLA制件力学性能的影响

采用五因素四水平正交试验设计,对16组不同工艺参数(打印层厚、填充密度、打印温度、填充速度、外壳厚度)的FDM 3D打印聚乳酸(PLA)制件力学性能进行了测试和结果分析,确定了影响PLA制件力学性能的主要因素,其中,外壳厚度对制件力学性能影响最为明显,打印温度影响最小,同时分析得到了在打印层厚0.15 mm,填充密度40%,打印温度210℃,填充速度60 mm/s,外壳厚度1.6 mm条件下可获得力学性能最佳的制件。最后对试验数据进行回归分析,拟合得到了FDM打印工艺参数与PLA制件力学性能指标的数学模型;通过对不同打印工艺参数的试样进行试验验证,表明该模型拟合误差小(5%以内),可靠性高,可用来对FDM 3D打印制件的加工提供参考。     

石墨烯增强尼龙复合材料3D打印工艺研究

研究的是石墨烯增强尼龙复合材料(Graphene-PA6)如何合理应用于熔融沉积制造(FDM)3D打印技术。通过熔融共混法制备了该复合材料,并设计了正交实验,对该材料的FDM工艺进行了详细研究,得出以下结论:基于Graphene-PA6材料,当设置FDM工艺参数喷嘴温度245℃,底板温度60~70℃,打印速度27 mm/s,喷嘴直径0.4 mm,层厚0.20 mm时,该复合材料的FDM工艺效果最好。对于制品力学性能结果值的影响程度由大到小分别是石墨烯含量、喷嘴温度、打印速度和底板温度。当石墨烯质量分数为0.05%时,用上述FDM工艺参数所打印出的成型件力学性能最佳。     

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打印工艺对木粉/聚乳酸材料性能的影响

采用熔融沉积法(FDM)3D打印工艺制作木粉(WF)与聚乳酸(PLA)质量比为3：100的WF/PLA复合材料,研究了打印工艺参数对WF/PLA复合材料力学性能的影响,确定了最佳打印工艺条件,然后,在最佳条件下,打印WF与PLA质量比为11：100的WF/PLA复合材料,并且,将该材料的性能与FDM 3D打印PLA试样进行了对比。结果表明,当打印层厚度为0.1 mm、打印温度为220℃、打印速度为50 mm/s、填充密度为100%、沉积角度为0时,WF/PLA复合材料的力学性能最佳。在该工艺条件下,WF与PLA质量比为11：100的WF/PLA复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为纯PLA的89.61%、97.56%、82.86%、92.40%和95.04%,与纯PLA相比,复合材料的表面润湿性能较好,吸水率显著增大。     

连续玻璃纤维增强PLA复合材料3D打印技术研究

以聚乳酸(PLA)为基体,连续玻璃纤维为增强体,采用熔融浸渍工艺制备连续玻璃纤维预浸丝,将制得的预浸丝作为3D打印耗材用于熔融沉积(FDM)的3D技术来制备连续玻璃纤维增强PLA复合材料试样,并研究了打印温度、层厚和打印速度对复合材料力学性能的影响。结果表明,当打印层厚为0. 5 mm,打印温度为230℃,打印速度为2 mm/s时,连续玻璃纤维增强PLA复合材料的弯曲性能最佳,弯曲强度和弯曲模量分别为327. 84 MPa和20. 293 GPa。综合考虑复合材料的力学性能、表面质量和尺寸稳定性,连续玻璃纤维增强PLA复合材料的最佳打印层厚为0. 5 mm,适宜的打印温度范围为200~220℃,打印速度范围为2~4 mm/s。     

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。     

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。     

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。     

用于FDM的导电ABS/MWCNT复合材料的制备

采用熔融共混法将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)与多壁碳纳米管(MWCNT)复合,并对所得的复合材料进行了力学性能、热性能和电学性能分析。结果表明,添加MWCNT能够提高复合材料的力学性能、电导率和耐热性,力学性能在MWCNT添加量为2%时最佳,电导率随MWCNT添加量的增加而增大,MWCNT添加量为4%时,其电导率能达到4.35×10-6S/m。将添加4%MWCNT的复合材料拉丝,然后以三种打印方向进行熔融沉积(FDM)打印,研究了打印试样的力学性能,用扫描电镜(SEM)观察了其断面形貌。结果表明,水平方向打印的试样力学强度最好,侧向打印的试样次之,垂直方向打印的样品由于仅靠丝材的层间黏结,其力学强度比较差,与纯ABS丝材打印试样相比,复合丝材打印试样的拉伸强度和弯曲强度均有明显提高,冲击强度有所下降。     

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工艺中构建取向对塑料制品力学性能的影响

3D打印技术在塑料加工领域的影响力越来越大,但3D打印制品依然存在强度不足等问题。选用3D打印技术中的熔融沉积成形(FDM)技术作为研究对象,通过实验ABS及PLA试样的拉伸强度及断裂伸长率,分析了FDM技术中构建取向对塑料制品力学性能的影响,此外通过与注塑试样进行对比,研究了FDM技术制品与传统注塑制品力学性能上的差距。实验结果表明:采用不同构建取向的试样呈现各向异性,但对ABS试样的影响大于PLA试样;ABS试样的拉伸强度最高约为注塑试样的78.53%;PLA试样与注塑试样无较大差距,但断裂伸长率最高仅为67.77%。实验证明合理的构建取向能够提高FDM制品的力学性能,接近或达到注塑工艺的水平,验证了FDM技术制备功能产品方面的可行性。     

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 %。     

3D打印参数对聚乳酸试样拉伸性能的影响

研究了三维(3D)打印关键工艺参数(填充密度、打印层高、打印壁厚和打印温度)对聚乳酸(PLA)试样拉伸强度和断裂伸长率的影响。结果表明,随填充密度的增大,试样的拉伸强度及断裂伸长率均呈增大趋势,但当填充密度为100%时,试件结构由空间网状结构转变为实体结构,造成断裂伸长率下降;随着打印层高的增加,试样拉伸强度降低,但断裂伸长率增加;随打印壁厚的增加,试样的拉伸强度以及断裂伸长率均呈现增加的趋势,但当打印壁厚为1.6mm时,试件断面以实体结构为主,造成断裂伸长率下降;PLA材质打印材料在210~220℃范围内获得的试件拉伸性能最好。     

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的3D打印SCF/ABS复合材料的结构与性能

采用熔融共混挤出法制备了适用于熔融沉积成型(FDM)的不同含量短切碳纤维(SCF)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)复合材料线材,并通过FDM设备进行打印成型,研究了SCF含量对FDM成型试样结构与性能的影响。结果表明:碳纤维降低了成型试样的孔隙率;随着SCF含量的增加,成型试样中纤维的平均长度逐渐下降,当SCF含量从5%增加到30%时,纤维的平均长度下降了约28%;相比于纯ABS试样,不同SCF含量的SCF/ABS复合材料试样力学性能均有所提高。与纯ABS试样相比,当SCF含量为30%时,成型试样的拉伸强度和拉伸模量分别提高了52%和378%。研究结果表明,SCF对ABS成型试样具有明显的增强效果。     

芳纶增强复合材料波纹夹层3D打印与力学性能研究

为解决波纹夹层结构传统制备方法存在的问题,采用熔融沉积(FDM)3D打印技术制备芳纶增强聚乳酸复合材料波纹夹层结构,并研究切片层高与打印温度对波纹夹层结构力学性能的影响。结果表明:当试样的切片层高为0.1 mm,打印温度为210℃时,复合材料波纹夹层结构的力学性能最好;试样的弯曲强度和冲击强度与切片层高呈负相关;随着打印温度的升高,试样的弯曲强度和冲击强度呈现先增大后减小的趋势。通过分析复合材料电镜图发现,切片层高的降低,有利于芳纶与聚乳酸基体的结合。