硅酸盐水泥基3D打印装置及材料制备研究

发布时间：2023-05-28 08:56

　　3D打印技术被誉为“第三次工业革命”的标志,可实现“个性化生产”和任意复杂形状与腔体的制造,已在诸多领域得到广泛应用。其中的硅酸盐水泥基3D打印发展潜力巨大,有必要对其装置和成型材料进行系统的研究。本文首先对适用于硅酸盐水泥基的3D打印工艺类型进行了分析梳理,在此基础上选择了成本较低、更易于大范围推广的挤出固化成型工艺,通过深入分析将硅酸盐水泥基3D打印大规模应用所面临的瓶颈归结为工艺、设备装置和成型材料三方面。其次,本文结合硅酸盐水泥基成型材料的特点,使用UG NX 8.5三维造型软件,设计并实际制造出了实验原型机,该装置由数据处理系统、控制系统、机械运动系统和挤出系统(喷头)四部分组成。最后,通过与特定作用的添加剂均匀混合、配方调配,确定了以P ·Ⅱ52.5硅酸盐水泥为基础的复合胶凝材料。通过正交实验确定了主要添加剂掺量以及对流动度的影响程度,探究出堆积层数以及流动度的最优条件,进行实际打印实验。综上所述,本文设计的硅酸盐水泥基3D打印装置,对指导生产出成本更低、精度更高的硅酸盐水泥基3D打印装置具有一定的现实指导作用。制备了适用的成型材料,对硅酸盐水泥基3D打印的材料优化具有一定...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 3D打印技术基本原理
    1.3 3D打印技术特点
    1.4 胶凝材料3D打印
        1.4.1 成型材料
        1.4.2 工艺类型
    1.5 国内外研究动态
        1.5.1 技术研究
        1.5.2 成型设备研发与应用
    1.6 本文的研究意义及内容
        1.6.1 课题的研究意义
        1.6.2 课题的研究内容
第二章 3D打印装置总体方案设计
    2.1 整体构成与运行流程
    2.2 机械运动系统
        2.2.1 结构选型确定
        2.2.2 设备支撑构件
        2.2.3 传动机构
        2.2.4 驱动元件
    2.3 控制系统设计规划
    2.4 挤出系统设计
    2.5 数据处理系统软件设计
    2.6 本章小结
第三章 实验装置选型与实现
    3.1 机械系统整体实现
        3.1.1 X-Y轴运动机构设计与装配
        3.1.2 Z轴运动机构设计与装配
        3.1.3 滚珠丝杠副选型确定
        3.1.4 直线导轨选型确定
        3.1.5 步进电机选型确定
        3.1.6 机械运动系统选用设备
    3.2 控制系统构成与实现
        3.2.1 控制系统硬件选用设备
        3.2.2 主板
        3.2.3 步进电机驱动器选型
        3.2.4 电源与过载保护
        3.2.5 软件编译
    3.3 数据处理系统整体实现
    3.4 挤出系统设计与实现
        3.4.1 电机和螺杆
        3.4.2 料筒
        3.4.3 喷头
    3.5 本章小结
第四章 实验装置制造与实验验证
    4.1 装置制造
        4.1.1 机械运动系统
        4.1.2 挤出系统
        4.1.3 控制系统
    4.2 实验验证
        4.2.1 实验设备
        4.2.2 原材料及其性能指标
        4.2.3 配合比设计正交实验
        4.2.4 综合性能探究
    4.3 主要因素影响及机理
        4.3.1 水灰比
        4.3.2 外加剂
        4.3.3 增稠剂
    4.4 打印过程分析
        4.4.1 打印立方体
        4.4.2 打印环形
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：3824326