离子液体柔性应变传感器3D打印工艺及性能研究

可拉伸柔性应变传感器是柔性电子系统的关键组成部分。离子液体具有优异的电学性能、低挥发性、高稳定性等特性,在化学和电子研究领域应用广泛。但是离子液体流动性强,而且不可拉伸,无法直接应用于柔性电子系统。为此,基于硅胶包覆离子液体的同轴3D打印技术,提出一种可拉伸柔性应变传感器制造方法,实现了离子液体和其可拉伸封装材料的一体式加工。设计了可拉伸变形的离子液体原位封装结构,开发了用于同轴打印的挤出系统,优化了同轴包覆的3D打印工艺,并在此基础上对所制柔性传感器进行了各项传感性能测试。发展了一种多材料多功能结构的同轴3D打印技术,探索了离子液体在柔性电路中的实际应用,为柔性电子系统的设计与加工提供了新的思路。     

基于正交试验的CNT/PDMS复合材料直写打印参数优化

为了获得平整的CNT/PDMS复合材料的打印表面,为后续提升材料的传感性能。通过直写打印技术来获得复合材料结构,对其影响因素进行正交试验设计,再通过测量打印试样的宽度和厚度,对其极差、方差进行分析来优化打印参数。在实验中,配制了CNT/PDMS墨水并设计了其打印结构为20 mm×20mm×1.8 mm长方体,选用0.45 mm孔径的针头在200 k Pa的挤出气压下打印。选取了打印速度、扫描间距和层厚三个因素为主要影响因素并设置了相应的三个水平进行了正交试验设计。打印了9个试样并测量了试样的宽度和厚度,通过其极差和方差分析一致可得：三因素对宽度和厚度影响程度排序均为层厚>打印速度>扫描间距。根据极差和均值分析可得：影响宽度的打印参数最优组合为打印速度15 mm/s,扫描间距0.45 mm,层厚0.15 mm。影响厚度的打印参数最优组合为打印速度15 mm/s,扫描间距0.30 mm,层厚为0.15 mm。这为后续打印效果中传感性能的优化打下了良好的基础。     

4D打印液晶弹性体工艺及其性能研究

液晶弹性体(Liquid crystal elastomers,LCEs)因其大且可逆的变形、响应速率快、优异的力学性能、各向异性以及驱动条件简单灵活等特点,在智能构件制造领域被认为具有广泛的应用潜力.为了提升液晶弹性体的成形能力,丰富液晶弹性体的变形模式及其设计方法,提出了利用墨水直写打印工艺编程液晶弹性体复杂变形模...     

金属3D打印技术工艺探索研究

3D打印技术是在原材料的基础上选用层层叠加的形式促使其成型的一种增材制造新技术。为了实现产品性能指标提升、技术创新,现阶段金属3D打印技术在汽车制造、航空航天、生物医疗等领域获得了推广应用。结合当前金属3D打印技术的研究现状展开论述,阐述不同技术的实践应用,明确金属3D打印技术的发展趋势,以期为金属3D打印工艺提供理论依据和实践应用参考。     

石墨烯/柔性聚乳酸自传感复合材料结构3D打印与性能研究

为了深入研究石墨烯复合材料压阻特性,解决压阻复合材料定量传感问题,实现自传感结构变形监测,通过球磨混合工艺和单螺杆挤出工艺制备了石墨烯/柔性聚乳酸复合丝材,采用材料挤出成形3D打印作为石墨烯/柔性聚乳酸自传感复合材料的结构成型工艺,对导电高分子复合材料的压阻特性展开研究,探究了不同载荷条件对复合材料压阻特性的影响规律,...     

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。     

碳化硅/碳纤维陶瓷复合材料的直写打印研究

通过直写打印技术首次打印具有三层壳核微观结构的碳化硅/碳纤维陶瓷复合材料长丝,以碳化硅/碳纤维陶瓷复合材料长丝堆叠成立体结构,干燥固化后再通过以聚碳硅烷为前驱体的溶液进行渗透,最终以真空烧结炉热解最终得到力学性能较好的网格结构试样。重点研究不同配比下碳化硅/碳纤维陶瓷复合材料打印墨水的打印难度,以及在不同热解温度下得到试样的性能进行对比。实验结果表明,配置的打印墨水黏度越低,复合材料同轴打印挤出难度越低,但复合材料长丝凝固成形难度越高。在得到复合材料长丝打印成形的最佳工艺参数及相应长丝直径数据后,以中空网格结构为实例,通过多层堆叠打印由三层壳核微观结构的复合材料长丝组成的方形、圆形立体结构,干燥后进行多次浸渍工艺附着聚碳硅烷,再进行分步热解处理,得到的试样经过力学拉伸测试,其拉伸强度约为22.35Mpa。碳化硅/碳纤维陶瓷复合材料的直写打印工艺可行性。     

材料挤出工艺打印功能梯度材料路径规划策略

鉴于增材制造技术中的材料挤出工艺操作方便、节省材料,而目前国内外对该工艺打印功能梯度材料的路径规划策略研究较少,对材料挤出工艺材料组分转变时的延迟现象进行分析,将延迟分为交付延迟和过渡延迟,并提出基于偏移距离对延迟现象进行补偿的打印策略。以Visual Studio 2019为开发平台提出一种自动生成任意功能梯度材料打印路径的新路径规划策略,该策略考虑了每层切片内材料组分的变化,针对不同变化方向生成相应的填充路径,以确保打印过程中的材料组分变化最小,从而提高成型件的材料精度。对多个功能梯度模型进行仿真演示,将生成的打印路径采用OpenGL可视化分析其材料组分误差,并通过实验验证了路径规划策略的正确性。     

柔性磁电材料体系及其增材制造研究进展

柔性磁电材料,是将低弹性模量的磁性物质和导电物质分散在柔性介质中的一类复合材料。柔性磁电材料体系着重于“磁性材料”与“导电材料”的协同作用。在外力作用下,体系内“磁性部分”与“导电部分”之间相互作用发生改变,从而获得力-电的转换性能。综述目前柔性磁电材料体系的研究进展;归纳三种柔性磁电材料体系的工作方式,即外力作用下柔性磁部分发生形变、柔性导电部分发生形变以及柔性磁部分与柔性导电部分之间的作用距离改变;介绍基于粉材、丝材以及光固化增材制造技术成形的柔性磁电材料体系,总结其在自供能感知与能源俘获领域的应用,最后探讨柔性磁电材料体系目前存在的问题及发展趋势。通过对新型柔性磁电材料的设计与制造进行阶段性总结,为其后续在人机交互、柔性传感及医疗康复领域的应用奠定了基础。     

电活性聚合物PVC凝胶材料的3D直写打印工艺

鉴于电活性聚合材料PVC凝胶具有驱动电压低、且具有弯曲和拉压变形的双重能力,有望满足软体机器人个性化与结构复杂设计需求,将直写打印技术与材料的成型制备方法结合起来,研究了PVC凝胶的打印工艺。首先,配置了不同浓度的打印墨水,测试了不同浓度打印墨水的流变性能用以表征其可打印性,结果表明配置的PVC凝胶打印墨水整体表现为剪切变稀性质,具有较强的可打印性,其中质量比为聚氯乙烯(PVC)∶己二酸丁二酯(DBA)∶四氢呋喃(THF)=1∶4∶12.5的溶液用于打印具有固化速度快,易于挤出的特点。然后,通过单点成线试验,发现打印参数为:挤出流量为0.02m L/min,扫描速度为36 mm/s时,成线精度可以达到0.15 mm。在此基础上,进行三维叠加打印试验,实现了波纹状、网状、鱼鳞状PVC凝胶结构的3D打印。采用3层鱼鳞状PVC凝胶结构做成叠层,给该结构施加700 V方波电压时,其上下振动位移达到0.21mm;施加900V方波电压时,其驱动力为1.18N,为自身重量的21倍。试验结果表明:直写打印制备出来的PVC凝胶材料驱动性能良好,表明打印工艺的可行性。     

增/减材柔性制造及加工系统构成形式

将柔性制造的思想引入到增/减材制造中,形成增/减材柔性制造工艺。阐述了该工艺的内涵及加工范围,确立了增/减材柔性制造工艺流程,描述了各组成工序的特点,详细阐述了增/减材柔性制造中材料沉积、材料去除两工序内部及其之间的多种柔性加工方式。在此基础上,确立了增/减材柔性制造系统的设备构成及其相互关系,给出了加工设备的总体布局。为进一步研究该工艺的加工序列规划及各种构成设备具体结构形式等方面打下基础。     

4D打印——智能构件的增材制造技术

4D打印技术自2013年提出以来就引起了学术和工业界的广泛关注,它属于智能构件的增材制造技术,是在材料、机械、力学、信息等学科高度交叉融合基础上产生的颠覆性制造技术。讨论了4D打印的概念与内涵;介绍了4D打印在航空航天、汽车、生物医疗和软体机器人等领域的应用前景;阐述了4D打印在智能构件设计、模拟仿真、数据处理与工艺规划、材料、成形工艺与装备和智能构件的功能评测等方面的发展现状以及目前存在的一些问题;提出了关于4D打印的研究思考,最后指出了4D打印的未来发展方向和研究重点。     

5D打印——生物功能组织的制造

生物制造是制造技术与生命科学技术交叉融合产生的新兴学科方向,这一学科方向的发展将为巨大的人体组织与器官市场提供新技术,同时也给制造技术变革带来新机遇。面向生物制造未来发展,提出5D打印制造概念,论述了5D打印的内涵,分析了其关键技术。结合生物制造技术的现有进展,介绍了研究团队在心肌组织支架的制造、类脑神经组织制造、爬行生命机械混合机器人方面取得的初步研究进展,为生物制造技术拓展新方向提供新思路。     

金属3D打印技术的应用与发展前景

3D打印技术属于快速成形技术,区别于传统的减材制造,3D打印技术称为增材制造技术。传统零件的制造一般需要刀具和模具,且很难加工于形状复杂、表面不平整的零件。而3D打印技术是借助计算机、激光和数控等现代手段,在电脑里面建立好要加工零件的3D模型文件,模型建立完成后将其导入到切片软件中,设置加工参数,例如加工速度、层高等,设置完成后再将其导入到3D打印机中,打印机拾取加工参数并通过对材料进行逐层打印的方式来实现物体的加工。普通3D打印技术应用的材料一般为树脂、PLA、ABS塑料等,而金属3D打印技术的材料为金属或者合金材料。依据金属3D打印工艺的不同,可大致分为选择性激光烧结技术（SLS）、选择性激光熔化技术（SLM）、电子束选区熔化技术（EBSM）、激光近净成形技术（LENS）、直接金属激光烧结技术（DMLS）以及其他新技术等。金属3D打印技术以其能实现任意形状零件的加工的特点从而在精密制造,航空航天、医疗器械等众多领域得到了广泛应用。     

一种电弧增材制造系统及沉积层性能研究

为了跟上国内外电弧增材制造技术迅猛发展势头,采用从设备研制到实验验证的方法路线,介绍了一种基于机器人的增材制造系统的硬件选择及软件设计,并利用该增材制造系统增材制造出耐磨钢直臂件,对增材件性能进行测试。结果表明,该制造系统具有修改增材制造工艺参数方便、成形效果良好、成型精度较高等优点。项目开展的基础性研究对于金属丝材电弧直接制造系统的开发和技术的推广及应用具有重要的理论参考和实际指导意义。     

激光直写制造石墨烯基柔性电子器件的研究进展

柔性电子器件相对于传统电子器件,拥有独特的柔性和延展性,能够在一定程度上适应不同的工作环境,满足设备的形变需求.石墨烯是开发柔性电子器件的理想材料.然而,传统的石墨烯加工技术大多涉及高温和化学溶剂,存在着成本高,工艺线路复杂和环境污染等问题,并不适合未来产业发展.激光直写(Laser direct writing,LD...     

基于柔性材料的双喷头3D打印技术研究

针对生物凝胶、硅橡胶等柔性材料复杂形状成型困难的问题,提出一种双喷头3D打印方法,实现模具和柔性材料的一体化成型。在深入研究FDM 3D打印原理的基础上,将FDM 3D打印机装置进行改装,设计了一套可以打印两种不同材料的双喷头3D打印装置。其中一个喷头打印PLA等工程塑料,用作支撑和模具;另一个喷头用来打印硅橡胶、生物凝胶等具有流动性和黏性的柔性材料。试验结果表明:该双喷头3D打印装置打印硅橡胶、生物凝胶等柔性材料,能够较好地完成模具和材料一体化成型的打印任务,为生物凝胶、硅橡胶等柔性材料的成型工艺提供了有效的方法。     

砂型3D打印技术的实践应用

基于传统砂型铸造工艺过程复杂、生产效率低的问题,提出基于微滴喷射原理的砂型3D打印技术。其能快速获得精密铸型技术,可以实现复杂砂型（芯）的快速制造。砂型3D打印技术可实现铸件组织、性能和铸造缺陷的可控性,降低3D打印成本提高生产效率,符合智能化和绿色化的发展方向。     

浅谈3D打印技术的发展与应用

3D打印技术也称增材制造技术,是一种新兴的先进制造技术,它的发展会对现存制造业带来革命性的改变。文章简要介绍了3D打印技术与传统制造技术的区别,详细阐述了当前3D打印技术的工作原理与分类,并对3D打印技术的应用前景进行了综合分析。