撞針式微液滴塑料增材成型技術研究.pdf

1、3D打印技術近年來備受國內(nèi)外重視，相應的加工技術層出不窮，主要研究思想是基于離散-積分的增材制造加工技術。加工材料種類增多，使得增材制造加工技術適應性更強，在各個行業(yè)均有應用。但真正的進行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還需很長的時間周期，盡管加工材料日益增加，但是其強度和產(chǎn)業(yè)化很難滿足使用要求。本文提出的撞針式微液滴增材制造技術優(yōu)勢在于低成本、原材料利用率較高、加工設備易操作等，目前針對黏度較高的聚合物進行噴射加工難度系數(shù)很大，尤其是以塑料樹脂為加工原

2、材料的3D打印技術還需進一步研究和發(fā)展，所以本文對高聚物微液滴噴射增材制造技術進行了基礎研究。
　　1.采用撞針式噴射技術對高聚物熔體進行噴射成型，并對高聚物熔融液滴噴射過程進行了細致的理論分析，重點在于熔體噴射模型建立，推導出高聚物熔體滿足噴射條件的最小噴射速度，總結了液滴噴射的初始條件。
　　2.利用鍵合圖建模理論研究了噴嘴內(nèi)部高聚物熔體的狀態(tài)以及高聚物熔體噴射過程，獲得了影響微液滴噴射速度、單個液滴體積和液滴固化后的形

3、態(tài)的主要參數(shù)有:噴嘴結構、微孔直徑、熔體壓力、驅動脈沖頻率及脈寬等。并利用無網(wǎng)格數(shù)值模擬軟件獲得了微孔噴嘴噴射高溫熔體的全過程。由模擬結果可知，在熔體束噴射的全過程中，撞針的作用突出，且噴嘴直徑越小，噴射速度越大，單個液滴體積越小。
　　3.在撞針式微液滴噴射技術的理論基礎上，重點分析了系統(tǒng)的動態(tài)特性，研究了微液滴噴射過程中撞針的位移特性和速度特性，完成了電，液驅動撞針式液滴噴射成型系統(tǒng)整合設計。并為微液滴噴射成型機理研究和加工工

4、藝研究提供實驗平臺。
　　4.利用自行搭建的微液滴噴射裝置，進行了系統(tǒng)的微液滴噴射實驗和三維實體成型實驗，研究了熔體壓力、驅動脈沖頻率及脈寬等對單個液滴平均體積和固化后的形態(tài)的影響，實驗結果表明熔體壓力對單個液滴體積的影響較大，二者的數(shù)學關系大致成正比例關系;單個液滴體積隨著驅動脈沖的脈寬增大而增大，脈沖頻率主要影響液滴固化后的形態(tài)，比如液滴與基板的夾角，液滴的高度以及液滴的最大直徑等。驅動脈沖頻率越大，液滴固化后與基板的夾角越小