陶瓷材料3D打印关键技术研究
发布时间：2021-06-30 18:02
陶瓷材料以其耐高温、耐腐蚀、高强度和高硬度等优点一直受到各界的广泛关注,增材制造技术是目前制造技术发展的主流。将增材制造技术应用于陶瓷产品生产打破了传统陶瓷材料加工工艺的限制,是目前研究的关键技术。本文对陶瓷材料3D打印关键技术进行了深入研究,分析并解决了成型过程中材料和设备方面所面临的重要技术问题,包括3D打印平台的搭建、挤出机的设计制作、挤出成型陶瓷材料的制备、成型工艺参数优化及陶瓷制品干燥、烧结问题。全文的主要内容如下:对陶瓷材料3D打印机关键部件挤出机进行了设计和优化。采用压缩空气式和螺旋式挤出相结合的方式用于陶瓷材料的输送,应用有限元软件ANSYS对陶瓷材料输送过程中的流动进行了仿真分析,得到了挤出过程中陶瓷膏体的速度、压力等分布情况,分别讨论了挤出口尺寸、推进丝杆尺寸及腔体形状等对挤出特性的影响,并对其尺寸参数进行优化分析,得到最有利于挤出成型的结构尺寸。结合PLA材料3D打印技术完成了挤出机的制作,并搭建了陶瓷材料3D打印平台。对陶瓷材料的固相含量进行了研究,制备了适用于挤出成型的陶瓷膏体。利用制备的陶瓷膏体进行挤出成型工艺单因素实验,计算了各工艺参数间的数值关系,为工艺...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 陶瓷材料3D打印技术
1.3 陶瓷材料挤出成型工艺的国内外研究现状
1.4 课题的主要研究内容
1.4.1 陶瓷材料3D打印机设计制作
1.4.2 课题主要研究内容
第二章 陶瓷材料3D打印挤出机的结构设计及优化
2.1 挤出机构组成
2.2 挤出成型陶瓷膏体流体分析
2.2.1 陶瓷膏体的流体类型分析
2.2.2 陶瓷膏体的流变模型分析
2.3 陶瓷膏体螺旋挤出有限元仿真及后处理
2.3.1 创建螺旋式挤出有限元模型
2.3.2 陶瓷膏体螺旋式挤出成型仿真分析结果后处理
2.4 陶瓷膏体压缩空气挤出有限元仿真及后处理
2.4.1 创建螺旋式挤出有限元模型
2.4.2 陶瓷膏体压缩空气挤出成型仿真分析结果后处理
2.5 陶瓷膏体挤出成型流道结构优化设计
2.5.1螺杆式挤出结构优化设计
2.5.2压缩空气式挤出结构优化设计
2.5.3陶瓷材料3D打印设备
2.6 本章小结
第三章 陶瓷材料3D打印材料制备及成型工艺研究
3.1 陶瓷材料3D打印材料制备
3.1.1 陶瓷膏体制备
3.1.2 陶瓷膏体挤出实验
3.2 陶瓷材料3D打印成型理论分析
3.2.1 陶瓷材料3D打印成型工艺参数分析说明
3.2.2 陶瓷材料3D打印成型工艺参数理论计算
3.3 陶瓷材料3D打印挤出成型工艺研究
3.3.1 层高对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.2 回抽距离对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.3 重叠面积对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.4 填充率对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.5 打印速度和挤出速度对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.6 打印喷嘴“Z跳动”对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.7 挤出成型效果测试实验
3.4 陶瓷材料3D打印成型过程优化
3.4.1 挤出成型制件质量问题分析
3.4.2 打印成型装置改进
3.4.3 陶瓷材料3D打印制品成型精度
3.5 本章小结
第四章 测试样件打印成型及其后处理
4.1 陶瓷3D打印样件
4.2 陶瓷样件干燥特性研究
4.2.1 陶瓷干燥原理
4.2.2 陶瓷产品干燥尺寸收缩率测量
4.3 陶瓷样件烧结特性研究
4.3.1 陶瓷产品烧结原理
4.3.2 陶瓷产品烧结尺寸收缩率测量
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印工艺参数对塑料产品质量的影响[J]. 葛庆,汪崟. 工程塑料应用. 2017(12)
[2]陶瓷增材制造技术研究进展[J]. 伍海东,刘伟,伍尚华,周茂鹏. 陶瓷学报. 2017(04)
[3]陶瓷增材制造[J]. 连芩,武向权,田小永,李涤尘. 现代技术陶瓷. 2017(04)
[4]FDM工艺制品精度分析及优化方法[J]. 马昊鹏,迟百宏,焦志伟,杨卫民. 塑料. 2017(03)
[5]陶瓷零件增材制造技术及在航空航天领域的潜在应用[J]. 吴甲民,陈敬炎,陈安南,程立金,肖欢,刘荣臻,史玉升,李晨辉,朱小刚,王联凤. 航空制造技术. 2017(10)
[6]陶瓷3D打印技术综述[J]. 杨孟孟,罗旭东,谢志鹏. 人工晶体学报. 2017(01)
[7]并联臂连杆3d打印机设计[J]. 赵泽宇. 现代商贸工业. 2016(34)
[8]陶瓷零件增量成形技术的研究进展[J]. 张海鸥,应炜晟,符友恒,王桂兰. 中国机械工程. 2015(09)
[9]添加了线状MA/AA/MAS聚羧酸分散剂陶瓷坯体料浆流变模型的确立[J]. 陈宝璠. 硅酸盐通报. 2015(01)
[10]熔融沉积成型技术在工程机械关键零部件研发中的应用[J]. 何冰,赵海超,蹤雪梅. 工程机械. 2014(12)
硕士论文
[1]用于三维锂离子电池的低温直写3D打印装备开发与工艺研究[D]. 肖崇梁.深圳大学 2017
[2]工艺参数对ZrO2陶瓷膏体挤出冷冻自由成形精度的影响[D]. 郝国晖.兰州理工大学 2017
[3]FDM桌面型3D打印机的整体设计及成型工艺研究[D]. 郭宇鹏.中北大学 2017
[4]FDM快速成型机的数值模拟及结构优化[D]. 周志斌.辽宁科技大学 2016
[5]水基3Y-ZrO2膏体制备及烧结工艺研究[D]. 李烨.兰州理工大学 2014
[6]水基ZrB2膏体非连续挤出过程研究[D]. 刘佳.兰州理工大学 2013
[7]基于微流挤压工艺的SOFC一体化成形过程模拟及参数优化[D]. 王晓天.河北工业大学 2013
[8]陶瓷膏体挤出装置和挤出工艺研究[D]. 郑华滨.兰州理工大学 2011
[9]水基Al2O3陶瓷膏体制备工艺研究[D]. 冯建伟.兰州理工大学 2011
[10]啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件流场分析[D]. 张澎湃.燕山大学 2004
本文编号：3258221
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 陶瓷材料3D打印技术
1.3 陶瓷材料挤出成型工艺的国内外研究现状
1.4 课题的主要研究内容
1.4.1 陶瓷材料3D打印机设计制作
1.4.2 课题主要研究内容
第二章 陶瓷材料3D打印挤出机的结构设计及优化
2.1 挤出机构组成
2.2 挤出成型陶瓷膏体流体分析
2.2.1 陶瓷膏体的流体类型分析
2.2.2 陶瓷膏体的流变模型分析
2.3 陶瓷膏体螺旋挤出有限元仿真及后处理
2.3.1 创建螺旋式挤出有限元模型
2.3.2 陶瓷膏体螺旋式挤出成型仿真分析结果后处理
2.4 陶瓷膏体压缩空气挤出有限元仿真及后处理
2.4.1 创建螺旋式挤出有限元模型
2.4.2 陶瓷膏体压缩空气挤出成型仿真分析结果后处理
2.5 陶瓷膏体挤出成型流道结构优化设计
2.5.1螺杆式挤出结构优化设计
2.5.2压缩空气式挤出结构优化设计
2.5.3陶瓷材料3D打印设备
2.6 本章小结
第三章 陶瓷材料3D打印材料制备及成型工艺研究
3.1 陶瓷材料3D打印材料制备
3.1.1 陶瓷膏体制备
3.1.2 陶瓷膏体挤出实验
3.2 陶瓷材料3D打印成型理论分析
3.2.1 陶瓷材料3D打印成型工艺参数分析说明
3.2.2 陶瓷材料3D打印成型工艺参数理论计算
3.3 陶瓷材料3D打印挤出成型工艺研究
3.3.1 层高对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.2 回抽距离对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.3 重叠面积对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.4 填充率对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.5 打印速度和挤出速度对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.6 打印喷嘴“Z跳动”对陶瓷膏体成型效果的影响
3.3.7 挤出成型效果测试实验
3.4 陶瓷材料3D打印成型过程优化
3.4.1 挤出成型制件质量问题分析
3.4.2 打印成型装置改进
3.4.3 陶瓷材料3D打印制品成型精度
3.5 本章小结
第四章 测试样件打印成型及其后处理
4.1 陶瓷3D打印样件
4.2 陶瓷样件干燥特性研究
4.2.1 陶瓷干燥原理
4.2.2 陶瓷产品干燥尺寸收缩率测量
4.3 陶瓷样件烧结特性研究
4.3.1 陶瓷产品烧结原理
4.3.2 陶瓷产品烧结尺寸收缩率测量
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印工艺参数对塑料产品质量的影响[J]. 葛庆,汪崟. 工程塑料应用. 2017(12)
[2]陶瓷增材制造技术研究进展[J]. 伍海东,刘伟,伍尚华,周茂鹏. 陶瓷学报. 2017(04)
[3]陶瓷增材制造[J]. 连芩,武向权,田小永,李涤尘. 现代技术陶瓷. 2017(04)
[4]FDM工艺制品精度分析及优化方法[J]. 马昊鹏,迟百宏,焦志伟,杨卫民. 塑料. 2017(03)
[5]陶瓷零件增材制造技术及在航空航天领域的潜在应用[J]. 吴甲民,陈敬炎,陈安南,程立金,肖欢,刘荣臻,史玉升,李晨辉,朱小刚,王联凤. 航空制造技术. 2017(10)
[6]陶瓷3D打印技术综述[J]. 杨孟孟,罗旭东,谢志鹏. 人工晶体学报. 2017(01)
[7]并联臂连杆3d打印机设计[J]. 赵泽宇. 现代商贸工业. 2016(34)
[8]陶瓷零件增量成形技术的研究进展[J]. 张海鸥,应炜晟,符友恒,王桂兰. 中国机械工程. 2015(09)
[9]添加了线状MA/AA/MAS聚羧酸分散剂陶瓷坯体料浆流变模型的确立[J]. 陈宝璠. 硅酸盐通报. 2015(01)
[10]熔融沉积成型技术在工程机械关键零部件研发中的应用[J]. 何冰,赵海超,蹤雪梅. 工程机械. 2014(12)
硕士论文
[1]用于三维锂离子电池的低温直写3D打印装备开发与工艺研究[D]. 肖崇梁.深圳大学 2017
[2]工艺参数对ZrO2陶瓷膏体挤出冷冻自由成形精度的影响[D]. 郝国晖.兰州理工大学 2017
[3]FDM桌面型3D打印机的整体设计及成型工艺研究[D]. 郭宇鹏.中北大学 2017
[4]FDM快速成型机的数值模拟及结构优化[D]. 周志斌.辽宁科技大学 2016
[5]水基3Y-ZrO2膏体制备及烧结工艺研究[D]. 李烨.兰州理工大学 2014
[6]水基ZrB2膏体非连续挤出过程研究[D]. 刘佳.兰州理工大学 2013
[7]基于微流挤压工艺的SOFC一体化成形过程模拟及参数优化[D]. 王晓天.河北工业大学 2013
[8]陶瓷膏体挤出装置和挤出工艺研究[D]. 郑华滨.兰州理工大学 2011
[9]水基Al2O3陶瓷膏体制备工艺研究[D]. 冯建伟.兰州理工大学 2011
[10]啮合同向双螺杆挤出机螺纹元件流场分析[D]. 张澎湃.燕山大学 2004
本文编号：3258221
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3258221.html
