基于仿真的PEEK 3D打印設(shè)備開(kāi)發(fā)及試樣性能研究.pdf

1、聚醚醚酮簡(jiǎn)稱PEEK，有良好的生物兼容性，其彈性模量與人體骨骼的彈性膜來(lái)相近，因而在醫(yī)學(xué)移植領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。醫(yī)用的PEEK零件形狀復(fù)雜，且需根據(jù)不同需求設(shè)計(jì)成不同形狀和尺寸，采用傳統(tǒng)的加工方式難以成型。為了快速成型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的醫(yī)用PEEK零件，本文將采用熔融沉積原理的3D打印方式，結(jié)合熱仿真進(jìn)行PEEK快速成型設(shè)備的開(kāi)發(fā)，并探討影響PEEK3D打印試樣性能的因素。
　　首先，結(jié)合熱仿真設(shè)計(jì)并優(yōu)化PEEK3D打印設(shè)備。通過(guò)熱仿真對(duì)比不同

2、結(jié)構(gòu)的進(jìn)料筒工作時(shí)其入口溫度的差別，來(lái)優(yōu)化進(jìn)料筒的結(jié)構(gòu)和尺寸，使得進(jìn)料筒的入口處溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于143℃（PEEK材料的玻璃化溫度），避免PEEK絲材在進(jìn)料筒入口處提前軟化。結(jié)合熱仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)分析，設(shè)計(jì)并改進(jìn)封閉式高溫腔體，實(shí)現(xiàn)其可拉伸性，確保腔體溫度在拉伸前后均保持在PEEK玻璃化溫度左右或以上，且分布均勻，實(shí)現(xiàn)高度方向較大尺寸的PEEK試樣的順利打印。同時(shí)，通過(guò)不同腔體溫度時(shí)PEEK試樣的翹曲變形實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證高溫成型腔體對(duì)PEEK試樣成

3、型精度的重要性。
　　其次，采用獨(dú)立因素試驗(yàn)，分別分析噴嘴內(nèi)徑、打印層厚和打印速度對(duì)PEEK試樣彎曲性能的影響。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、流體仿真、SEM觀測(cè)和金相顯微鏡觀察可知：選用合適內(nèi)徑尺寸的噴嘴能夠獲得彎曲強(qiáng)度較佳的PEEK試樣；隨打印層厚的增加，PEEK試樣的層間結(jié)合下降，力學(xué)性能隨之下降；隨打印速度的增加，PEEK絲材的出絲通暢性逐步變差，PEEK試樣的層間組織間隙增大，力學(xué)性能也逐步下降。
　　最后，采用獨(dú)立因素試驗(yàn)，分析