螺杆挤出式3D打印机的设计与剪切性能分析

为了研究螺杆剪切性能对3D打印成型过程中物料熔融效果的影响,设计了一种螺杆挤出式3D打印机及不同的剪切段螺杆结构,分别建立螺杆的模型并对螺杆和流体域进行网格划分。以聚丙烯为打印材料结合流体仿真软件进行了剪切性能的数值模拟实验,对仿真实验结果的压力场和剪切速率场以及螺杆流道内粒子的停留时间进行分析。结果表明,棱柱型螺杆的最大压力与无剪切结构相比提高了0.13%左右,圆环型螺杆所形成的最大剪切速率相较于无剪切结构提升了约22.56%,圆柱型螺杆流道内粒子的停留时间最长。说明该结构可以增强物料的塑化熔融以及混合效果,在一定程度上还可以使材料内部无序的分子链重新分布,增强材料自身的性能。     

基于CAE技术的微注射模设计

微注射模除了基本模具结构外,还应考虑抽真空、传感器的安装等。根据微注射制品的结构特点,通过使用Moldflow软件对制品进行CAE分析,利用CAE技术完成高质量的微注射模设计,不仅能降低模具成本,而且对微注射领域的深入研究也有重要意义。     

聚丙烯3D打印剪切螺杆设计及仿真分析

为了改善物料熔融均化的程度，提升物料的混合性能，设计了1种3D打印机喷头。基于单螺杆挤出原理，提出在螺杆计量段适当添加剪切元件，并根据螺杆的工作特点，选取了螺杆加工的材料。以聚丙烯为流体研究对象，运用有限元法，结合POLYFLOW软件对聚丙烯的挤出过程进行仿真模拟分析。结果表明：带有剪切元件的螺杆相较于普通螺杆提供的压力场提高约0.399%，剪切速率相较于普通螺杆提高约94%。通过添加剪切元件可以提高螺杆的建压能力，促进物料的平稳挤出，有效改善物料熔融均化的程度，还可以提高物料在打印过程中的利用率。