基于熔體微分原理的聚合物復合材料3D打印成型技術研究.pdf

1、3D打印成型工藝的快速發(fā)展為傳統(tǒng)制造加工行業(yè)帶來了新的血液，可實現(xiàn)制品的快速成型，且可縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低產(chǎn)品研發(fā)成本等。目前基于熔融沉積成型技術(FDM)的3D打印設備由于使用硬質(zhì)絲材原料，限制了FDM式3D打印設備材料的選用種類。且對于大型工業(yè)制品，F(xiàn)DM式3D打印技術的研究較少。由于復合材料具備多種優(yōu)異的性能，所以國內(nèi)外研究者目前均熱衷于對復合材料應用型研究。本課題以復合材料在FDM式3D打印成型技術的應用以及大型工業(yè)級熔體微分

2、3D打印設備的研發(fā)入手，就工業(yè)級熔體微分3D打印設備打印參數(shù)設定、適用于熔體微分3D打印設備的復合材料種類做了相關研究，對以后基于熔融沉積成型3D打印技術的發(fā)展以及材料的選擇提供了一定的理論基礎。具體工作如下:
　　1、設計并完成大型工業(yè)級熔體微分3D打印設備。就該設備的打印參數(shù)設定做了一定研究。經(jīng)研究后結(jié)果表明，該設備計量螺桿與塑化螺桿轉(zhuǎn)速比為2.65倍、層高為噴嘴直徑3/5時，匹配6000mm/min的打印速度出料量最穩(wěn)定，打

3、印效果最好，制品成型效果理想。對于材料的選擇，研究表明使用20wt％GF/PLA復合材料時，制品成型效果最好，且后期機加工性能優(yōu)異。制品的熱穩(wěn)定性能最好，受熱伸長率最低，可保證制品的尺寸精度。
　　2、基于熔體微分3D打印成型工藝，打印可導電復合材料制品的研究表明，使用MWCNTs/PLA復合材料可制備3D打印導電制品。該復合材料當MWCNTs含量達到5wt％時，制品導電率為0.2281S/m。該復合材料中當MWCNTs含量增加到

4、10wt％時，制品的導電率為1.3147S/m，滿足導電體的導電率要求。故該復合材料可通過熔體微分成型方法制備防靜電設備以及可導電特殊形狀的制品。且可通過該成型工藝制備柔性電路，以滿足3D打印技術在電子電路應用領域的不同需求。
　　3、基于熔體微分3D打印成型工藝，制備顆粒增強型制品研究結(jié)果表明，使用20wt％銅粉/PLA復合材料時，制品的力學性能最好，為純PLA制品拉伸強度的135％。當超過20wt％后該復合材料制品的力學性能下