尼龙和玻璃材料熔融沉积成型技术研究

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	尼龙和玻璃材料熔融沉积成型技术研究
	李灏
刊名	中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
	2017
页码	83
关键词	熔融沉积成型尼龙12 粘结质量表面粗糙度钠钙硅玻璃
产权排序	中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)
英文摘要	目前,阻碍熔融沉积成型(FDM)技术大规模应用于制造最终产品的主要原因是能够商用的FDM的丝材种类非常少。为了开发出适用于FDM的新材料并改进成型件的成型质量,拓展其应用领域,本论文选用尼龙12和钠钙硅玻璃作为研究材料,分别研发除了符合上述两种材料高温加工条件的FDM设备,探究了尼龙12和钠钙硅玻璃材料FDM的可行性,并研究了尼龙12性质、FDM工艺参数与成型件质量三者之间的相互关系,得到了以下主要成果和结论:(1)通过成型件的拉伸性能、PA12熔体流变性能以及打印件断面的形貌观察,发现FDM成型过程遵循Frenkel-Eshel粘性烧结模型,其中低剪切速率下材料熔融态粘度对于扫描路径及层间粘结质量具有非常重要的作用。流变学研究表明尼龙12的熔融态粘度对温度响应较常规FDM用ABS材料更加敏感,因此可通过调节打印温度控制尼龙12的粘结质量,从而可以获得机械强度达到91.8%注塑件性能的尼龙12打印件。(2)通过单因素实验设计,讨论了工艺参数对不同几何形状尼龙12成型件表面粗糙度的影响,发现分层厚度和表面与Z轴的夹角等与切片相关的参数对成型件表面粗糙度影响最明显,较小的分层厚度和倾斜角度可以获得表面精度更高的样件,本研究范围内的粗糙度变化率可达269.4%。同时,打印温度的升高会导致表面粗糙度的增大,而打印速度的变化对表面粗糙度无明显影响规律。(3)通过分析玻璃材料粘度与温度的关系,设计FDM设备的自动进料装置、打印喷头组件及成型室,开发出了能够加工玻璃的FDM设备,并确定了自主研发的FDM设备打印钠钙硅玻璃的适宜打印温度和成型室温度分别为1100–1150℃和450℃,得到了具有不同结构的半透明且不开裂的玻璃FDM打印件。综上所述,本文开发出了高温FDM设备,证明了尼龙12和钠钙硅玻璃用于FDM技术的可行性。同时通过材料流变性能测试,成型件的拉伸性能测试以及断面的形貌观察,得到了尼龙12比ABS成型件具有更高的致密度和相对注塑件的机械强度的结论,并给出了尼龙12材料应用于FDM的最优工艺参数。这对于FDM技术新材料的开发以及具有不同结构的尼龙12在FDM工艺参数的选择与优化方面具有重要指导意义。
公开日期	2018-12-04
内容类型	期刊论文
源URL	[http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/16719]
专题	2017专题
推荐引用方式 GB/T 7714	李灏. 尼龙和玻璃材料熔融沉积成型技术研究[J]. 中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),2017:83.
APA	李灏.(2017).尼龙和玻璃材料熔融沉积成型技术研究.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),83.
MLA	李灏."尼龙和玻璃材料熔融沉积成型技术研究".中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) (2017):83.