聚合物熔體微滴堆疊成形特性研究.pdf

1、聚合物熔體微滴堆疊成形技術(shù)是一種新型的快速成形技術(shù)，該技術(shù)基于高分子材料“微積分”思想，將噴射產(chǎn)生的聚合物熔體微滴按照規(guī)劃的路徑逐層堆疊成三維實(shí)體。該技術(shù)具有周期短、精度高、材料應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，正成為未來(lái)一種極具潛力的快速成形方法。然而，微滴噴射堆疊成形過(guò)程受到多因素的綜合影響，涉及到微滴堆疊過(guò)程中的熱動(dòng)力學(xué)行為及微滴連續(xù)堆疊過(guò)程中的相互作用，對(duì)微滴堆疊成形的制品精度產(chǎn)生重要影響，目前針對(duì)上述問(wèn)題尚未開(kāi)展系統(tǒng)而深入的研究。
　　本

2、文總結(jié)了前人對(duì)微滴噴射和堆疊成形機(jī)理的研究成果，結(jié)合聚合物的本身特性，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了一臺(tái)聚合物熔體微滴堆疊成形裝置。本文采用模擬仿真、理論分析和實(shí)驗(yàn)研究等方法對(duì)微滴堆疊成形過(guò)程的溫度場(chǎng)和不同工藝參數(shù)對(duì)微滴堆疊成形精度的影響進(jìn)行了深入研究，本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)結(jié)合聚合物熔體微滴噴射堆疊成形的原理，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一臺(tái)聚合物熔體微滴堆疊成形設(shè)備，該設(shè)備包括機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分，其中機(jī)械結(jié)構(gòu)部分包括塑化裝置、微滴噴

3、射裝置和三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái);控制系統(tǒng)部分包括運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該設(shè)備為后面的相關(guān)研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　(2)通過(guò)瞬態(tài)非線性溫度場(chǎng)有限元分析，運(yùn)用“單元生死”技術(shù)和APDL命令流動(dòng)態(tài)模擬了微滴堆疊成形過(guò)程的溫度場(chǎng)。對(duì)成形制品各層的溫度場(chǎng)變化規(guī)律、節(jié)點(diǎn)溫度變化規(guī)律、特征點(diǎn)溫度變化規(guī)律及成形路徑對(duì)制品成形精度影響規(guī)律進(jìn)行了研究，研究結(jié)論為后續(xù)的微滴堆疊實(shí)驗(yàn)提供了相關(guān)指導(dǎo)。
　　(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了噴射頻率、螺

4、桿轉(zhuǎn)速、噴嘴與基板間距離和基板移動(dòng)速度四個(gè)工藝參數(shù)對(duì)微滴直徑和微滴間距的影響規(guī)律，確定各個(gè)參數(shù)對(duì)于微滴直徑和微滴間距的影響。分析了微滴間距Wx、Wy、Wz和成形路徑對(duì)微滴堆疊成形精度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)論為聚合物熔體微滴堆疊成形工藝提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　(4)通過(guò)分析聚合物熔體微滴堆疊成形的制品翹曲變形產(chǎn)生的根源，建立了制品的翹曲變形數(shù)學(xué)模型，分析堆疊層層厚、堆疊層數(shù)、成形室溫度、斷面長(zhǎng)度對(duì)制品翹曲變形的影響規(guī)律，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了