耐热性树脂FDM-3D打印机研制及制备工艺与材料性能研究
发布时间：2021-07-22 07:30
树脂是塑料制品加工原料中的高分子化合物,是塑料的主要成分,具有广泛的用途。与其他制造工艺相比,3D打印技术具有更为优异的复杂形状制造能力,这为多品种个性化复杂形状塑料制品的快速开发提供了便利。与普通树脂的FDM-3D打印相比,耐热性树脂的FDM-3D打印需要热量大大高于普通树脂,这使得其打印设备、打印工艺以及成形成性控制等方面都存在一定的难度,目前市面上绝大多数FDM打印机不能成形耐热性树脂,并且适合于耐热性树脂的FDM-3D打印的设备和喷头等关键结构件的设计研究也很少,同时其FDM-3D打印的工艺参数及成形件性能的研究还不充分。由此,本研究开展了耐热性树脂FDM-3D打印机研制及制备工艺与材料性能研究,成功研制出了适用于耐热性树脂FDM-3D打印的设备,并选取了具有代表性的PEEK和PEI两种耐热性树脂,优化出了打印工艺,获得具有较高力学性能的PEEK和PEI打印样件。本课题开展了如下研究:针对市面上传统FDM设备的机械系统以及控制系统进行了分析和研究,结合耐热性树脂材料的理化特性提出FDM-3D打印耐热性树脂材料的设备设计需求,按照需求改进并设计打印机的喷头结构、挤出机构、传动方式...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１熔融沉积成形示意图??
聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）及其他一些芳杂环聚合物等从２０世纪８０年代就己经商品化，??其中聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）和聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）这两种聚合物己经实现相当规模的??工业化生产。图１－２为依据材料性能和结晶度对常见塑料进行分类。??料??／ｐｉ棚＼超离＿工’??ＰＡＩ??／一＂ｉＥ一?ｐｅｅｋ?？?＾卞裎槊料??ＰＰＳＵ?ＰＰＳ?特种丄砂―??ＰＳＵ?ＰＴＦＥ?＼??ｙ?ｐｃ?＾?丫裎槊料??ＰＰ〇?ＰＯＭ?ＰＡ?丄饵??’?ＰＭＭＡ?ＵＨＭＷ?ＰＢ??，?－?．?．?．?…－??／?ＡＢＳ?ＰＰ?ＨＤＰＥ?亦適塑科??■?ＰＳ?ＰＬＡ??ＰＶＣ?ＬＤＰＥ??结晶塑说」＇?＇一?半＾塑￥４??图１－２常见塑料“金字塔”分类图??１．３．２聚醚酰亚胺和聚醚醚酮概述??（１）聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）??聚醚酰亚胺（Ｐｏ丨ｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ，ＰＥＩ）是一种非结晶热塑性特种工程塑料ＰＥＩ??最早由美国通用电气公司（ＧＥ）在２０世纪７０年代研制成功，商品名称为Ｕｌｔｅｍ［５４］，??ＰＥＩ发展至今经过增强、改性方法己实现多系列多品种的工业化生产［５５】。??聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）是在聚酰亚胺（Ｐ１）的基础上发展而来的
２．１耐热性树脂３Ｄ打印机设计概述??基于熔融沉积成形（ＦＤＭ）技术的３Ｄ打印机划分为机械系统和控制系统两大??部分，如图２－１所示。３Ｄ打印机与上位机连接，上位机软件由ｓｔｌ格式的三维模型??生成可被打印机识别的Ｇ代码，并通过串口通信传递给控制系统，控制机械系统??按照打印参数及打印路径完成模型的打印。??：—?－?｜??■！■■■?■?■丨丨■?■?■■■■＿?■??控制系统?｜?机械系统??！?■■■?！??；?Ｉ?｜??丨?Ｐ?ｍ！??！?＝＝?＼??Ｉ?ｉ?Ｉ?｜??Ｉ?ｉ?Ｉ??图２－１?ＦＤＭ型３Ｄ打印机系统组成??机械系统主要包括喷头结构，挤出机构，传动机构和机身结构等。挤出机构??通过一对滚轮产生挤压力将打印丝材送入喷头结构中，是为打印过程中的挤丝动??作和回抽动作提供动力的装置。喷头负责将挤出机构送入的丝材加热熔融，并依??靠挤出机构的挤出力将熔融丝材通过喷嘴挤出。传动机构主要完成ｘ，ｙ，ｚ轴方??向的运动，保证喷头在ｘｙ平面的精确运动和打印平台相对于喷头在ｚ轴方向上的??上下移动。机身结构用于支撑传动机构和打印平台，以及其他零部件的安装。机??械系统决定着打印的速度和精度。??控制系统包括硬件部分和软件部分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent的3D打印ABS熔体热流模拟分析[J]. 贾永臻,廖敦明,陈涛,唐玉龙,张兆创,卿前云. 塑料. 2017(01)
[2]聚醚醚酮材料改性、加工与应用[J]. 王新宇,阮诗伦,常保宁,林卜阳,方海东. 精密成形工程. 2016(01)
[3]3D打印技术发展现状[J]. 朱艳青,史继富,王雷雷,钟柳文,李育坚,徐刚. 制造技术与机床. 2015(12)
[4]熔融沉积成型中的原型翘曲变形分析[J]. 桑鹏飞,刘凯,王扬威. 机械设计与研究. 2015(03)
[5]增材制造的研究现状与发展趋势[J]. 王红军. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]3D打印:技术和应用[J]. 余冬梅,方奥,张建斌. 金属世界. 2013(06)
[7]聚醚酰亚胺的研发现状与应用前景[J]. 钱明球. 合成技术及应用. 2011(03)
[8]聚醚酰亚胺的性能、聚合与纺丝研究[J]. 王新威,胡祖明,刘兆峰. 材料导报. 2007(S1)
[9]PROTOTYPE SURFACE MICRO- PRECISION IN FUSED DEPOSITION MODELING PROCESS[J]. WANG Tianming XI Juntong JIN Ye School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2007(01)
[10]PEEK的特性及应用[J]. 付国太,刘洪军,张柏,韩光鹤. 工程塑料应用. 2006(10)
硕士论文
[1]基于FDM的ABS类3D打印材料的研究[D]. 方禄辉.华南理工大学 2016
本文编号：3296719
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１熔融沉积成形示意图??
聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）及其他一些芳杂环聚合物等从２０世纪８０年代就己经商品化，??其中聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）和聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）这两种聚合物己经实现相当规模的??工业化生产。图１－２为依据材料性能和结晶度对常见塑料进行分类。??料??／ｐｉ棚＼超离＿工’??ＰＡＩ??／一＂ｉＥ一?ｐｅｅｋ?？?＾卞裎槊料??ＰＰＳＵ?ＰＰＳ?特种丄砂―??ＰＳＵ?ＰＴＦＥ?＼??ｙ?ｐｃ?＾?丫裎槊料??ＰＰ〇?ＰＯＭ?ＰＡ?丄饵??’?ＰＭＭＡ?ＵＨＭＷ?ＰＢ??，?－?．?．?．?…－??／?ＡＢＳ?ＰＰ?ＨＤＰＥ?亦適塑科??■?ＰＳ?ＰＬＡ??ＰＶＣ?ＬＤＰＥ??结晶塑说」＇?＇一?半＾塑￥４??图１－２常见塑料“金字塔”分类图??１．３．２聚醚酰亚胺和聚醚醚酮概述??（１）聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）??聚醚酰亚胺（Ｐｏ丨ｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ，ＰＥＩ）是一种非结晶热塑性特种工程塑料ＰＥＩ??最早由美国通用电气公司（ＧＥ）在２０世纪７０年代研制成功，商品名称为Ｕｌｔｅｍ［５４］，??ＰＥＩ发展至今经过增强、改性方法己实现多系列多品种的工业化生产［５５】。??聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）是在聚酰亚胺（Ｐ１）的基础上发展而来的
２．１耐热性树脂３Ｄ打印机设计概述??基于熔融沉积成形（ＦＤＭ）技术的３Ｄ打印机划分为机械系统和控制系统两大??部分，如图２－１所示。３Ｄ打印机与上位机连接，上位机软件由ｓｔｌ格式的三维模型??生成可被打印机识别的Ｇ代码，并通过串口通信传递给控制系统，控制机械系统??按照打印参数及打印路径完成模型的打印。??：—?－?｜??■！■■■?■?■丨丨■?■?■■■■＿?■??控制系统?｜?机械系统??！?■■■?！??；?Ｉ?｜??丨?Ｐ?ｍ！??！?＝＝?＼??Ｉ?ｉ?Ｉ?｜??Ｉ?ｉ?Ｉ??图２－１?ＦＤＭ型３Ｄ打印机系统组成??机械系统主要包括喷头结构，挤出机构，传动机构和机身结构等。挤出机构??通过一对滚轮产生挤压力将打印丝材送入喷头结构中，是为打印过程中的挤丝动??作和回抽动作提供动力的装置。喷头负责将挤出机构送入的丝材加热熔融，并依??靠挤出机构的挤出力将熔融丝材通过喷嘴挤出。传动机构主要完成ｘ，ｙ，ｚ轴方??向的运动，保证喷头在ｘｙ平面的精确运动和打印平台相对于喷头在ｚ轴方向上的??上下移动。机身结构用于支撑传动机构和打印平台，以及其他零部件的安装。机??械系统决定着打印的速度和精度。??控制系统包括硬件部分和软件部分
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent的3D打印ABS熔体热流模拟分析[J]. 贾永臻,廖敦明,陈涛,唐玉龙,张兆创,卿前云. 塑料. 2017(01)
[2]聚醚醚酮材料改性、加工与应用[J]. 王新宇,阮诗伦,常保宁,林卜阳,方海东. 精密成形工程. 2016(01)
[3]3D打印技术发展现状[J]. 朱艳青,史继富,王雷雷,钟柳文,李育坚,徐刚. 制造技术与机床. 2015(12)
[4]熔融沉积成型中的原型翘曲变形分析[J]. 桑鹏飞,刘凯,王扬威. 机械设计与研究. 2015(03)
[5]增材制造的研究现状与发展趋势[J]. 王红军. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
[6]3D打印:技术和应用[J]. 余冬梅,方奥,张建斌. 金属世界. 2013(06)
[7]聚醚酰亚胺的研发现状与应用前景[J]. 钱明球. 合成技术及应用. 2011(03)
[8]聚醚酰亚胺的性能、聚合与纺丝研究[J]. 王新威,胡祖明,刘兆峰. 材料导报. 2007(S1)
[9]PROTOTYPE SURFACE MICRO- PRECISION IN FUSED DEPOSITION MODELING PROCESS[J]. WANG Tianming XI Juntong JIN Ye School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2007(01)
[10]PEEK的特性及应用[J]. 付国太,刘洪军,张柏,韩光鹤. 工程塑料应用. 2006(10)
硕士论文
[1]基于FDM的ABS类3D打印材料的研究[D]. 方禄辉.华南理工大学 2016
本文编号：3296719
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3296719.html
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