PDMS/SiC功能梯度复合材料3D打印主动混合喷头结构设计与工艺参数优化

以高黏度材料聚二甲基硅氧烷（PDMS）和碳化硅（SiC）粉末混合液为例，利用流体动力学仿真模拟，设计并优化主动混合喷头。仿真分析不同螺杆结构对主动混合喷头混合效果的影响，选定双向四螺旋螺杆结构，同时探究了螺杆长度、螺杆与腔体间隙等结构参数对混合效果的影响规律，确定螺杆长度为12 mm、螺杆与腔体间隙为0.2 mm；优化了该结构的转速、入口速度等工艺参数，确定转速为60 r/min、入口速度为1 mm/s。此外分析了该结构在不同材料体积配比下均可进行有效混合。最后，通过打印试样，验证了该主动混合喷头能够实现复合材料的有效混合。     

基于顶部加热与分步制造的PDMS/SiC功能梯度材料3D打印成形规律研究

聚二甲基硅氧烷(PDMS)基材料未固化状态下具有摊铺(流动浸润)特性，传统底部加热的固化方式无法满足及时固化的需求。针对此问题，以PDMS和碳化硅(SiC)粉末混合功能梯度材料为例，采用顶部与底板双重加热方式，提出了一种边框区与填充区两步3D打印的精密成形方法，探究了打印速度、气压、激光功率密度等工艺参数对不同SiC含量PDMS/SiC复合材料制造精度的影响规律。最终选取激光功率密度101.85 W/cm²时进行功能梯度样件打印。结果表明，采用分步打印方式制备的样件整体形貌优异，样件侧面倾角40°增大到80°，极大地提高了打印形状尺寸精度。