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 %。     

CF表面改性对3D打印PLA/CF试件力学性能的影响

以短切碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA)为实验原料,用硝酸在恒温水浴加热条件下对短切CF进行表面处理,并做表征,结果表明,硝酸处理后短切CF的表面粗糙度显著增大,并且出现了较多的沟槽;硝酸处理后CF(002)和(100)石墨晶面的衍射强度有明显提升,并且CF表面C元素含量相对未处理的有所降低,而O元素和N元素的含量有所提高。在双螺杆挤出造粒机上分别配比CF质量分数为5%的未经硝酸处理和硝酸处理后的PLA/CF粒料颗粒,并在粒料3D打印机上制得两种纤维增强的拉伸、弯曲、冲击试件,研究了短切CF的表面处理对3D打印PLA/CF试件综合力学强度的影响。结果表明,硝酸处理后PLA/CF试件的综合力学性能有明显提升。     

国内外非充气轮胎的最新研究进展

以轮胎基本性能要求为基础,重点介绍非充气轮胎的设计内涵和优化方法。针对科技发展及社会进步对轮胎提出的新要求,综述轮胎从材料到结构的全面优化改革,并基于非充气轮胎的特点,提出了3D打印新概念的轮胎成型制造方法。     

ABS/GF大型制品3D打印成型工艺研究

通过搭建大型三维（3D）打印实验平台,并以玻璃纤维（GF）含量为20 %的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/GF为实验材料,采用实验方法,研究了在计量螺杆转速（vc）为零时,不同的压力（P）对熔体挤出速率(v)、挤出物直径(d)、质量流量(qm)的影响,vc不为零时,不同vc和P对熔体qm的影响;研究了不同打印速度（vp）、vc、层高（z）对堆叠后单丝宽度(w)的影响。结果表明,随着P和vc的增大,v、d和qm呈增大的趋势;w随vp的增大而减小,随vc的增大而增大,随z的增大而减小;只有精确控制以上各工艺参数,才能实现熔体良好的流动及固化形态,从而保证大型3D打印制品的高精度成型。     

银墨水/树脂双材料微滴喷射过程数值模拟与分析

针对银墨水/树脂双材料微滴喷射一体化成形精度调控需求,建立基于气液两相流耦合的VOF流体体积函数模型以及微滴沉积模型,研究材料黏度、表面张力以及喷射速度等参数对微滴成形效果的影响,并进行了微滴喷射对比实验。结果表明,黏度影响微滴成形距离及微滴体积,黏度增大会增加成形时间,并增大微滴体积;表面张力影响微滴断裂距离及底板铺展面积,表面张力越大则成形距离越短,在底板上的铺展面积越小;喷射速度影响微滴成形距离及成形形态,其中断裂距离和卫星滴数量与喷射速度成近线性关系。实验结果证明,当喷嘴直径为60μm时,树脂材料在3.58 m/s的喷射速度下可以产生直径为70μm的微滴,验证了微滴喷射仿真结果的有效性。     

聚合物熔体微滴喷射装置设计

针对现有3D打印制造技术对材料种类与形状的限制,结合现有微滴喷射制造技术,设计出了一种由螺杆挤出建压系统,电磁铁驱动的机械冲击系统,加热系统,温控系统和三维移动平台组成的聚合物熔体微滴喷射装置,并介绍了其工作原理。采用PP(聚丙烯)粉料作为熔体微滴喷射装置试验用料,通过调节加热温度,螺杆转速,机械冲击脉冲频率,喷嘴和基台距离等工艺参数和机械参数,实现了均匀可控的熔体输送和熔滴喷射,极大的拓展了传统聚合物3D打印所需材料种类与形状限制。     

基于微滴喷射成形的多层超材料吸波体设计与制造北大核心CSCD

超材料吸波体朝着多频、宽频的方向发展,多层结构是其增加吸收带宽的重要手段,但对于传统刻蚀加多层粘结的制备方法,其精度难以保证。提出一种基于3D打印技术中微滴喷射成形(MJM)技术制备多层超材料吸波体的新方法,可以一体化成形吸波体结构。首先开展4层吸波体方案设计及吸收率仿真,分析光敏树脂的介电常数/介电损耗、银浆电导率对吸波性能的影响;然后通过制备20×20单元吸波体样品,将实测数据与仿真数据进行对比。实测数据表明,在10.4~19.6 GHz频率范围内的吸收率大于90%,完全覆盖Ku波段,且与仿真数据高度一致,证实了采用MJM技术可以一体化成形多层超材料吸波体结构,减少装配误差,在隐身结构制造领域具有潜在应用价值。     

非充气轮胎的研究进展

以轮胎基本性能为基础,重点介绍了非充气轮胎的设计内涵和优化方法。针对科技发展及社会进步对轮胎提出的新要求,综述了轮胎从材料到结构的全面优化改革。并基于非充气轮胎特点,提出了3D打印新概念的轮胎制造方法。     

工艺参数对聚合物熔体喷射成滴的影响

介绍了一种机械冲击式聚合物熔体微滴喷射装置,并采用实验分析了不同螺杆转速与冲击频率、不同喷嘴直径、不同基板到喷嘴距离3组工艺参数对聚丙烯（PP）熔体微滴喷射成滴的影响。结果表明,熔体喷射成滴的质量受以上各参数的共同作用影响,只有精确控制以上各工艺参数才能实现均匀微小的聚合物熔体微滴的喷射,从而保证其用于三维打印（3D打印）制造技术时可以实现高精度成型。     

FDM工艺中填充率对塑料制品力学性能的影响

FDM工艺作为3D打印技术的实现方法之一,依据易操作、成本低、成型周期短等优点,近些年取得了快速发展。但3D制品的力学性能一直是制约其发展的重要因素,提高3D制品的力学性能对扩大其应用范围具有至关重要的作用。针对FDM工艺中制品的填充率展开实验探索,通过FDM工艺制备ABS和PLA 2种试样,并与同种材料的注塑试样进行对比,探究了填充率对拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率的影响。结果表明,拉伸强度和拉伸模量随填充率的提高而增强,断裂伸长率随填充率的提高呈现先提高后下降的趋势;当填充率为100%时,基本能达到注塑件的拉伸强度,而且,PLA材料的拉伸模量高于注塑件;ABS材料的断裂伸长率也高于注塑件。可见,制品填充率会影响FDM制品的力学性能,合理选择填充率能够获得接近或超过注塑工艺水平的FDM制品,同时降低生产成本。