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。     

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...     

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。     

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。     

FDM工艺参数及后处理对PLA筒形件成型质量的影响

为了提高熔融沉积成型（FDM）制件的尺寸精度和表面质量,以聚乳酸(PLA)筒形打印件为实验对象,采用正交试验设计方法,研究了分层厚度、喷头温度、打印速度和填充率对试样尺寸精度的影响规律,基于综合平衡法得出最优工艺参数组合为：分层厚度0.1 mm、喷嘴温度200 ℃、打印速度60 mm/s、填充率30 %;为了进一步提高试样的表面质量,对其进行蒸汽平滑处理,研究了处理温度和处理时间对试样表面粗糙度的影响。结果表明,粗糙度随处理温度的升高和处理时间的延长而降低,在50 ℃×7 min的处理条件下,试样表面粗糙度(Ra)从9.227 μm降低到3.435 μm,显著改善了试样表面质量。     

尼龙线材FDM成型质量优化研究

为提高尼龙线材熔融沉积(FDM)成型精度和拉伸性能，基于试验法和灰色关联模型研究确定了尼龙线材的FDM成型精度和拉伸性能的影响因素并进行了优化分析。以打印速度、层厚、喷嘴温度、热床温度与填充密度为因素变量，以Z向成型精度、拉伸强度等成型质量为优化目标，进行了正交试验，并基于灰色关联分析和熵权法进行了成型质量与其因素变量间的灰色关联综合评价。结果表明，各影响因素对成型精度的灰色关联度大小依次为层厚>填充密度>喷嘴温度>热床温度>打印速度，对拉伸性能的灰色关联度大小依次为填充密度>喷嘴温度>热床温度>层厚>打印速度，各因素对成型质量综合影响程度大小依次为：层厚、填充密度、喷嘴温度、热床温度和打印速度，最优工艺参数组合为打印速度60 mm/s,层厚0.15 mm,喷嘴温度250℃,热床温度100℃,填充密度100%。研究结果为提高尼龙线材的FDM成型质量提供了数据支持。     

基于FDM的3D打印翘曲变形优化研究

为了解决熔融沉积3D打印成型过程中经常遇见的翘曲变形问题,对聚乳酸成型件翘曲变形的主要因素喷嘴温度、填充速度和分层厚度进行了研究,制定了正交试验方案,并分析了三因素对翘曲变形量的综合影响程度,结果得到最优的工艺参数组合为:喷嘴温度为215℃,填充速度为60 mm/s,分层厚度为0.2 mm,综合影响的显著程度由高到低依次为填充速度、分层厚度、喷嘴温度。     

3D打印零件的尺寸精度及控制

在大型零件的成形过程中，零件底部翘曲变形导致精度丧失是熔融沉积增材制造技术的一个突出问题。以熔融沉积成型（FDM）3D打印制件的底部翘曲变形为研究对象，建立了一种FDM翘曲变形的数学模型，通过标准正交试验设计研究喷嘴温度、分层厚度、托板温度、填充密度和堆积层数及断面长度对FDM 3D打印翘曲变形的影响，应用极差分析和方差分析得到了最优的工艺参数组合。研究结果表明，分层高度为0.2 mm，喷嘴温度为210℃，托板温度为55℃，填充率为40%，底层堆积层数为25层，断面长度为20 mm，此时翘曲变形量最小，为0.402 mm。对翘曲变形影响程度主次顺序为：分层厚度>堆积层数>喷嘴温度>断面长度>填充密度>托板温度。随着堆积层数的增加和断面长度的减小，翘曲变形量呈减小趋势。     

FDM 3D打印翘曲变形成因分析及解决对策

针对熔融沉积成型(FDM) 3D打印过程中制件常见的翘曲变形问题,从工艺参数、工件参数以及其他因素三个方面逐条对其成因进行了归纳总结和具体分析,并给出了在一般情况下可有效降低制件翘曲变形所推荐选用的扫描速度、喷嘴温度、热床温度、环境温度以及切片厚度等参数的具体数据,同时在填充率、打印材料选择、制件尺寸形状以及首层打印时喷嘴与热床距离和热床表面处理方面给出了消除翘曲变形的合理建议。为FDM 3D打印制件质量的提高和工艺优化提供参考。     

打印铺层结构及工艺参数对FDM构件力学性能的影响

为了获得性能优异的熔融沉积成型(FDM)构件,应用单轴拉伸试验,基于控制变量法,探讨了打印层厚、打印速度、打印温度等工艺参数及铺层结构对聚乳酸(PLA)试样力学性能的影响。结果表明,FDM打印方式会形成明显的层间界面,当承载方向与堆叠方向一致时,结构的承载能力最差;当铺层为±45°时,试样的弹性模量及拉伸强度达到最大值。且当打印层厚为0.3 mm,打印速度为默认值的70%,打印温度为230℃,可以获得相对最优的力学性能。     

加工方式对纳米碳酸钙母料的制备及其聚乳酸复合材料性能的影响

采用母料法即通过连续混炼机和双螺杆挤出机分别制备了纳米碳酸钙（nano-CaCO3）母料,后将母料按照一定配比添加到聚乳酸（PLA）树脂中进行注塑。通过热重分析仪、扫描电子显微镜和旋转流变仪等对复合材料进行了分析表征,探讨了母料法加工工艺对nano-CaCO3在PLA树脂中分散的影响。结果表明,连续混炼机制备的母料更有利于nano-CaCO3在PLA基体中分散,降低复合材料复数黏度、提高结晶度;同时当添加母料含量相同时,连续混炼母料对复合材料拉伸强度“损失”程度更低,对缺口冲击强度“补强”程度更高。     

熔融沉积方式对PLA/TPU体系冲击性能的影响

以聚乳酸(PLA)为基体、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为改性剂,采用熔融共混法通过双螺杆挤出造粒,并经线材机制得直径为(1.75±0.05)mm的三维（3D）打印线材,再进行熔融沉积成型(FDM)为PLA/TPU 3D打印制品。通过摆锤式冲击试验机、扫描电子显微镜等仪器设备研究了相形态（TPU含量）和沉积方式对PLA/TPU体系冲击性能的影响。结果表明,TPU的加入使PLA冲击韧性增强,提高幅度为631.0 %;熔融沉积方式对PLA/TPU共混体系缺口冲击强度有显著的影响,其中45 °/45 °时冲击强度较高,提高幅度为101.9 %;该研究可以为设计FDM模式的3D打印工艺参数提供科学依据。     

具有隔离结构的聚苯硫醚/石墨烯纳米片 复合材料的制备及电磁屏蔽性能研究

导电填料石墨烯纳米片（GNPs）通过高速混合包覆于聚苯硫醚（PPS）树脂基体颗粒表面,再通过热压成型制备出具有完善隔离结构的PPS/GNPs复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电导率测试、电磁屏蔽性能测试对复合材料导电网络形貌、电性能和电磁屏蔽性能进行表征。结果表明,复合材料具有完善的隔离结构导电网络;隔离结构复合材料具备优异的电导率和电磁屏蔽效能（EMI SE）,当GNPs含量为3.0 %（质量分数,下同）时,复合材料的电导率和EMI SE分别为25.6 S/m和41.0 dB。     

PS/PET/GF三元复合材料SLS工艺参数耦合实验研究

为了研究选择性激光烧结工艺参数对聚苯乙烯（PS）/聚酯纤维（PET）/玻璃纤维(GF)三元复合材料烧结件质量的影响,选取分层厚度、扫描速度和扫描间距3个工艺参数进行耦合实验,分析总结了尺寸精度和弯曲强度的变化规律和原因。其中,x和y方向对PS/PET/GF复合粉末烧结件尺寸精度的工艺参数变化影响较小,而z向对其影响较大,弯曲强度主要受成型过程中激光能量密度的影响。结果表明烧结件的弯曲强度和精度呈此消彼长的变化规律,这对选择合适的工艺参数来提高烧结件的质量提供了实验依据。     

照明LED灯罩及灯管用光扩散聚碳酸酯的制备

制备了有机硅交联微球,探究出了最佳制备工艺。采用光扩散剂直接添加法和母粒法2种工艺将得到的微球与聚碳酸酯（PC）混合制备了照明用LED灯罩及灯管用光扩散PC,并对其进行了性能测试。结果表明,添加0.15 %（质量分数,下同）的光扩散剂即可大幅度提高PC的雾度,同时仍保持较高的透光率;母粒法比直接添加法效果更好,加入紫外光吸收剂后使光扩散PC抗老化性能得到大大提高,但光扩散剂的加入使PC的冲击强度下降。     

PLA协同纳米CaCO3增韧PP的研究

通过熔融共混制得聚丙烯/聚乳酸/纳米碳酸钙（PP/PLA/CaCO3）复合材料,考察了PLA和纳米CaCO3对复合材料力学性能、热性能、流变性能与结晶形态的影响及其作用机理。结果表明,复合材料中形成连续空间网络结构的PLA有助于改善PP的性能,PLA含量为20 %（质量分数,下同）时复合材料综合力学性能最佳;与纯PP相比,加入PLA后的复合材料拉伸强度和冲击强度分别提高5.1 %和54.4 %,断裂伸长率降低62.5 %;纳米CaCO3通过“滚珠增韧”和“异相成核”作用明显改善复合材料力学性能,纳米CaCO3含量15 %时产生的晶粒细化作用效果最为显著,复合材料综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别比未添加CaCO3时提升了15.2 %、2.7 %和5.6 %。     

具有包覆结构的PA6/PET共混体系的设计与制备

以聚己内酰胺（PA6）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）粒料为原料,利用高压毛细管流变仪研究了材料体系的基本流变行为和分相条件,进而通过双螺杆挤出机制得了具有包覆结构的PA6/PET共混物。通过调节挤出过程中的剪切速率研究了两种组分的黏度比对最终制品中包覆结构的影响。结果表明,PET最终能够迁移至挤出物表层对PA6相产生包覆;在两组分界面处,PET的聚集程度沿半径方向呈梯度变化,这一结构为最终材料提供了良好的界面性能;两组分间的熔体黏度是否相互匹配是包覆结构形成的前提条件;存在一最优的剪切速率范围及黏度比范围,在该加工范围内得到的最终材料的包覆结构较为完善并且耐腐蚀性能较为优异。     

Nano-TiO2改性PE-LD复合抗菌薄膜制备与性能研究

将纳米二氧化钛（Nano-TiO2）经过改性处理之后,按照不同的比例添加至低密度聚乙烯（PE-LD）树脂中混合造粒、流延制备改性薄膜,并以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜为外层薄膜进行复合,最终得到高阻隔性改性抑菌薄膜。对薄膜的力学、抗菌及光学性能进行测试。结果表明,随着Nano-TiO2添加比例的递增,薄膜的力学性能和抗菌性能增强,而光学性能下降;其中,当Nano-TiO2以2.5 %的比例添加至树脂中制备得到薄膜的抗张强度和雾度较大,而伸长率和透光率较小,但其阻气性、阻水性及抗菌效果较好,可以应用于食品的抗菌包装。     

高含磷阻燃剂的制备及阻燃应用研究

制备了一种含亚磷酸酯和亚磷酰胺的高含磷阻燃剂（PCDB）,利用红外光谱分析仪、核磁共振分析仪对其化学结构进行表征,并采用极限氧指数仪、锥形量热仪、热失重分析仪及扫描电子显微镜分析了阻燃型聚氨酯泡沫的阻燃性能、热性能和燃烧后残炭的微观形貌。结果表明,PCDB能有效降低聚氨酯泡沫的极限氧指数、热释放速率峰值和平均有效燃烧热,有良好的阻燃行为表现;同时,PCDB的加入提高了聚氨酯泡沫的成炭能力,使残炭具有更加致密的微观结构。     

基于循环载荷的聚乙烯管材裂纹圆棒试验方法研究进展

介绍了循环载荷下裂纹圆棒试验（cyclic cracked round bar test, CRB）方法的理论背景及试验方法;综述了国内外对CRB法应用于聚乙烯管材耐慢速裂纹扩展性能的研究现状;并对该方法的应用和发展方向进行了讨论。