基于三维打印技术的光纤预制棒制备初步研究
发布时间：2022-01-11 09:28
熔融沉积成型技术是三维打印技术中的一种快速成型,采用层层累积的方式制作三维模型的工艺。三维打印技术最大的优势是直接将计算机中设计的模型打印成实体,不需要其他的加工步骤或成型模具,缩短了制造周期,降低成本,提升了生产效率。与传统的生产工艺相比,使用该技术能够制造出几乎任意的形状和更加复杂的产品。此外,它在医学、工艺品制造、建筑等领域具有非常广泛的应用,但是很少应用在光纤预制棒制备方面。目前,有许多种制备聚合物光纤预制棒的方法。对于常规结构的光纤预制棒,采用挤压法,凝胶面聚合法和离心法制备。对于微结构光纤预制棒,采用棒或管的堆积方法、钻孔法、聚合物的铸造方法制备。但是,这些制备方法对于制造设备的要求较高,成本昂贵,费时费力而且还会消耗大量的材料,具有很多的局限性。与传统的光纤预制棒制备方法相比,使用熔融沉积成型技术制备光纤预制棒具有无需机械加工,耗时短,经济环保等优点。本文中,为了充分地利用三维打印技术的这些优势,将三维打印技术与光纤制备技术相结合,提出了一种新型的聚合物光纤预制棒制备技术。该技术尝试选用两种透过率高、导光性好、折射率分布均匀的高分子材料分别作为制备光纤预制棒的纤芯和包层材...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维打印机的应用国内的三维打印行业在20世纪90年代开始起步，但是发展速度非常快，国内许多
哈尔滨工程大学硕士学位论文4研成果，如中国航天二院第25所成功研发高精密金属材料三维自主打印机，这项技术的突破，为我国航天领域高性能产品的研制和生产提供了有力的技术保障；复旦大学的梁子骐教授及其团队，首次将三维打印技术应用于热电材料成型，成功打印出非晶热电材料，并将学术成果在线发表在国际期刊Small上[29]。据权威部门发布数据显示，截止到2016年，中国的三维打印机市场份额规模扩大到100亿元以上，是2012年的三维打印产业规模得10倍，市场份额占到了8.7%，如图1.2所示。中国已经超越了很多国家，而且中国是制造业大国，未来的市场份额肯定还会提升。图1.2全球三维打印产业分地区所占份额三维打印技术近几年的发展非常迅速，不仅在传统的制造业和工业设计方面发展良好，还涉及到医疗行业、食品制造行业、航空航天领域的零部件制造等领域，如图1.3所示。据数据统计，到目前为止，机械制造、汽车零部件制造和航空航天领域所占的三维打印市场份额已经远远超过整体市场份额的一半。在汽车制造领域，通过三维打印技术制造的发动机、车身、轮毂等零部件已经应用于各类高端赛车的制造中，美国研究人员已经使用三维打印机成功打造了一套F1赛车。最近几年三维打印技术在生物医疗领域的进展尤为突出，在生物医学领域，主要是对于医学模型、医疗器械、医用器官等方面的应用。例如，广东省骨科医院完成的首例3D打印换脊骨手术。2016年底，中国科学家已成功将3D打印血管植入恒河猴体内。2016年12月初，蓝光英诺公司召开三维打印血管成果发布会，2017年将该血管临床植入活体内。在航空航天领域，三维打印技术的应用非常广泛，如美国宇航局于2014年在国际空间站成功安装了第一台太空三维打印机并成功打印扳手等工具，中国航空制造业利用
第1章绪论5在建筑行业内，建筑设计师们使用三维打印机，将在计算机中设计的三维模型直接打印为建筑实体。荷兰建筑师以石膏粉为原料使用一台大型的三维打印机“建造”全球首栋三维打印住宅建筑。在苏州举办的“盈创三维打印新绿色建筑全球发布会”上，设计师向人们展示了一幢五层高的三维打印的别墅。目前，卧龙岗大学电材料科学ARC中心的研究人员已经致力于发展下一代四维打印的成型制造技术。通俗的讲，该技术是使用最新研制的新型三维打印材料打印物体，和传统的三维打印技术相比，这种新材料在受到水或热的影响下会形成另一种新的结构，因此该技术特别称为四维打印技术。图1.3三维打印行业在各领域中所占的比例最近几年，三维打印技术在光学相关领域的发展也比较迅速。2015年4月，科研人员使用三维打印机制造了光电机械部件的支架和平台[30-32]。2015年9月，悉尼大学的Kevincook教授及其研究团队首次选择SBP高分子材料为预制棒的打印材料，使用FDM三维打印机制备了孔洞芯光纤预制棒，如图1.4所示。随后，使用拉丝工艺将其拉制成光纤，并对光纤的导光性能、损耗进行测量。该项研究对于光纤制造业来说具有里程碑式的意义[33]。（a）SBP材料光纤预制棒的设计及拉制后的端面图
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印材料应用和研究现状[J]. 王延庆,沈竞兴,吴海全. 航空材料学报. 2016(04)
[2]SLA快速精密铸造技术应用现状分析[J]. 刘洋. 中国铸造装备与技术. 2016(03)
[3]高分子3D打印材料和打印工艺[J]. 陈硕平,易和平,罗志虹,诸葛祥群,罗鲲. 材料导报. 2016(07)
[4]基于FDM的3D打印技术研究现状与发展趋势[J]. 唐通鸣,张政,邓佳文,钱素艳,李志扬,黄明宇. 化工新型材料. 2015(06)
[5]3D打印用高分子材料的研究与应用进展[J]. 张云波,乔雯钰,张鑫鑫,马芳,翟莲娜,顾哲明. 上海塑料. 2015(01)
[6]塑料光纤的研究进展与应用前景[J]. 宋斌,尤庆亮,王亚珍. 江汉大学学报(自然科学版). 2015(02)
[7]3D打印技术介绍[J]. 林杉,陈铁,李梅. 橡塑资源利用. 2014(05)
[8]四维打印技术概述[J]. 邵文,邢明浩. 中国科技术语. 2014(04)
[9]紫外光固化模塑成型性研究[J]. 常乐,丁玉梅,杨卫民,安瑛,谢鹏程. 中国塑料. 2014(01)
[10]机械制造自动化与仪器仪表制造自动化的发展——快速成型系统及3D打印机[J]. 卞正岗. 中国仪器仪表. 2013(08)
博士论文
[1]光固化三维打印快速成形关键技术研究[D]. 刘厚才.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于表面等离子体效应的非线性光学转换[D]. 尹昊智.北京邮电大学 2014
[2]三维快速成型打印技术成型材料及粘结剂研制[D]. 王位.华南理工大学 2012
[3]布拉格光纤的模式分析与求解[D]. 刘道军.安徽大学 2010
[4]电子辐照长周期光纤光栅的制作[D]. 孙杨.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3582543
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维打印机的应用国内的三维打印行业在20世纪90年代开始起步，但是发展速度非常快，国内许多
哈尔滨工程大学硕士学位论文4研成果，如中国航天二院第25所成功研发高精密金属材料三维自主打印机，这项技术的突破，为我国航天领域高性能产品的研制和生产提供了有力的技术保障；复旦大学的梁子骐教授及其团队，首次将三维打印技术应用于热电材料成型，成功打印出非晶热电材料，并将学术成果在线发表在国际期刊Small上[29]。据权威部门发布数据显示，截止到2016年，中国的三维打印机市场份额规模扩大到100亿元以上，是2012年的三维打印产业规模得10倍，市场份额占到了8.7%，如图1.2所示。中国已经超越了很多国家，而且中国是制造业大国，未来的市场份额肯定还会提升。图1.2全球三维打印产业分地区所占份额三维打印技术近几年的发展非常迅速，不仅在传统的制造业和工业设计方面发展良好，还涉及到医疗行业、食品制造行业、航空航天领域的零部件制造等领域，如图1.3所示。据数据统计，到目前为止，机械制造、汽车零部件制造和航空航天领域所占的三维打印市场份额已经远远超过整体市场份额的一半。在汽车制造领域，通过三维打印技术制造的发动机、车身、轮毂等零部件已经应用于各类高端赛车的制造中，美国研究人员已经使用三维打印机成功打造了一套F1赛车。最近几年三维打印技术在生物医疗领域的进展尤为突出，在生物医学领域，主要是对于医学模型、医疗器械、医用器官等方面的应用。例如，广东省骨科医院完成的首例3D打印换脊骨手术。2016年底，中国科学家已成功将3D打印血管植入恒河猴体内。2016年12月初，蓝光英诺公司召开三维打印血管成果发布会，2017年将该血管临床植入活体内。在航空航天领域，三维打印技术的应用非常广泛，如美国宇航局于2014年在国际空间站成功安装了第一台太空三维打印机并成功打印扳手等工具，中国航空制造业利用
第1章绪论5在建筑行业内，建筑设计师们使用三维打印机，将在计算机中设计的三维模型直接打印为建筑实体。荷兰建筑师以石膏粉为原料使用一台大型的三维打印机“建造”全球首栋三维打印住宅建筑。在苏州举办的“盈创三维打印新绿色建筑全球发布会”上，设计师向人们展示了一幢五层高的三维打印的别墅。目前，卧龙岗大学电材料科学ARC中心的研究人员已经致力于发展下一代四维打印的成型制造技术。通俗的讲，该技术是使用最新研制的新型三维打印材料打印物体，和传统的三维打印技术相比，这种新材料在受到水或热的影响下会形成另一种新的结构，因此该技术特别称为四维打印技术。图1.3三维打印行业在各领域中所占的比例最近几年，三维打印技术在光学相关领域的发展也比较迅速。2015年4月，科研人员使用三维打印机制造了光电机械部件的支架和平台[30-32]。2015年9月，悉尼大学的Kevincook教授及其研究团队首次选择SBP高分子材料为预制棒的打印材料，使用FDM三维打印机制备了孔洞芯光纤预制棒，如图1.4所示。随后，使用拉丝工艺将其拉制成光纤，并对光纤的导光性能、损耗进行测量。该项研究对于光纤制造业来说具有里程碑式的意义[33]。（a）SBP材料光纤预制棒的设计及拉制后的端面图
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印材料应用和研究现状[J]. 王延庆,沈竞兴,吴海全. 航空材料学报. 2016(04)
[2]SLA快速精密铸造技术应用现状分析[J]. 刘洋. 中国铸造装备与技术. 2016(03)
[3]高分子3D打印材料和打印工艺[J]. 陈硕平,易和平,罗志虹,诸葛祥群,罗鲲. 材料导报. 2016(07)
[4]基于FDM的3D打印技术研究现状与发展趋势[J]. 唐通鸣,张政,邓佳文,钱素艳,李志扬,黄明宇. 化工新型材料. 2015(06)
[5]3D打印用高分子材料的研究与应用进展[J]. 张云波,乔雯钰,张鑫鑫,马芳,翟莲娜,顾哲明. 上海塑料. 2015(01)
[6]塑料光纤的研究进展与应用前景[J]. 宋斌,尤庆亮,王亚珍. 江汉大学学报(自然科学版). 2015(02)
[7]3D打印技术介绍[J]. 林杉,陈铁,李梅. 橡塑资源利用. 2014(05)
[8]四维打印技术概述[J]. 邵文,邢明浩. 中国科技术语. 2014(04)
[9]紫外光固化模塑成型性研究[J]. 常乐,丁玉梅,杨卫民,安瑛,谢鹏程. 中国塑料. 2014(01)
[10]机械制造自动化与仪器仪表制造自动化的发展——快速成型系统及3D打印机[J]. 卞正岗. 中国仪器仪表. 2013(08)
博士论文
[1]光固化三维打印快速成形关键技术研究[D]. 刘厚才.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于表面等离子体效应的非线性光学转换[D]. 尹昊智.北京邮电大学 2014
[2]三维快速成型打印技术成型材料及粘结剂研制[D]. 王位.华南理工大学 2012
[3]布拉格光纤的模式分析与求解[D]. 刘道军.安徽大学 2010
[4]电子辐照长周期光纤光栅的制作[D]. 孙杨.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3582543
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