一、万能打印机程度的分析与设计(论文文献综述)
王晨蕾[1](2021)在《3D打印用碳纤维复合材料的研制与应用》文中进行了进一步梳理碳纤维/聚酯复合材料应用于3D打印,既可以发挥碳纤维/聚酯复合材料的性能优势又能发挥3D打印技术的成型优势。本课题旨在开发一种碳纤维增强的聚酯复合材料、适用于3D打印设备的高分子丝材的关键制备技术,以及该材料的应用。采用工程塑料聚酯PET为高分子基体,对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行改性和制备加工工艺的优化,通过碳纤维增强其机械性能。本课题的开展拓展了碳纤维/聚酯复合材料在3D打印领域的应用,丰富了3D打印高分子丝材系列产品的种类,为市场提供一款新型打印材料,为3D打印在工程领域的应用提供一种功能材料,同时为3D打印制件赋予更高的功能性,将推动3D打印技术在工程方面的新应用成为可能。本课题选用PET作为基体材料,将碳纤维与PET进行复合,通过对复合材料挤出工艺的探索,制备出一种基于碳纤维增强聚酯的适用于3D打印设备的高分子丝材。具体内容如下:1.选用熔融堆积成型(FDM)3D打印技术,研究打印过程中打印机的参数对聚乳酸材料拉伸强度的影响。主要研究的打印参数为:打印温度、打印速度以及风扇开关。实验结果表明:在沿X轴打印的情况下,当打印温度为200℃时,材料的拉伸强度较好,达到47.9 MPa;在沿Z轴打印情况下,当打印温度为205℃时,材料拉伸强度较好,为25.1 MPa;两种打印方向结果都显示打印速度为20 mm/s时拉伸强度较好,打印速度为40 mm/s时由于结晶情况较差影响拉伸强度;风扇风量为0时,材料的拉伸强度更高。影响FDM 3D打印件性能和外观的因素很多,只有在排除打印机参数干扰的前提下,才能充分研究材料的配方对3D打印的影响,在本章的结果可以在后续的研究中最大可能排除设备选择或者设置参数变化对于材料配方的影响。2.选用PET作为本论文中复合材料的基体材料,通过添加聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、相容剂、增韧剂和成核剂制得适用于FDM 3D打印的PET丝材。结果表明,当PET:PBT为7:3(质量比)时,熔体流动速率最低;过多相容剂在螺杆进料口易架桥,不利于螺杆挤出;当增韧剂含量为15份时,材料能够正常打印,样条无翘曲且表面光滑,此时材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别为26.0 MPa、46.0 MPa和50.4 k J/m2;添加0.5份滑石粉的力学性能改善效果更佳。3.选用碳纤维粉对聚酯材料进行改性,制备出适用于熔融沉积3D打印用碳纤维复合高分子丝材。研究了不同长径比的碳纤维粉和不同含量碳纤维粉对聚酯基材的增强效果,讨论了3D打印样条的力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:1)当碳纤维添加5份时,长径比短的碳纤维对复合材料拉伸强度增强效果最好,为27.2MPa;碳纤维含量从5份增至15份,材料的拉伸强度降低。2)碳纤维/聚酯复合材料的摩擦系数随着碳纤维的长径比增加而增大,磨痕宽度随碳纤维长径比的增大而减小;碳纤维/聚酯复合材料的摩擦系数随碳纤维含量增大表现出先增大后减小趋势,磨痕宽度随碳纤维添加量增大而增大,碳纤维的添加份数为15份时磨痕宽度最大,达到14.97 mm。4.对碳纤维/聚酯复合材料在熔融沉积成型过程中翘曲变形进行分析。当碳纤维含量一致时,碳纤维长径比越小,其复合材料的打印制件越不容易发生翘曲。复合材料打印件的翘曲高度随碳纤维含量的增大而减小。通过建立理论模型分析影响翘曲变形量的主要参数,模型分析发现:影响翘曲变形量的参数主要有制件的线性长度L、丝材的线收缩常系数α、玻璃化转变温度Tg、成型室环境温度Te、打印层数n、打印层厚Δh。在打印机底板使用胶可以增加了打印件与底板的附着力,从而达到减小翘曲的目的。
王培培[2](2021)在《弹性体增强形状记忆聚乳酸复合材料4D打印及性能研究》文中认为作为第四大智能材料的形状记忆聚合物是一种近年来受到广泛关注的高分子材料,由于其本身具有的形状记忆效应,能够在受到外部刺激后迅速做出响应,使得形状记忆聚合物成为研究的热点。与其它记忆材料相比,形状记忆聚合物具有质轻价廉、驱动方式可设计、玻璃化转变温度可调、可恢复变形量大等诸多优势,但同时也存在着形状记忆恢复力小、强度低、模量低等劣势,因此形状记忆聚合物的改性研究是非常必要的。4D打印技术是形状记忆聚合物的重要成型方式,能够满足智能结构设计与制造的灵活性和复杂性。通过4D打印的方法来成型基于改性形状记忆聚合物的智能结构,是本文研究的关键。重点介绍了弹性体增强、碳纳米管增强、聚氨酯增强形状记忆聚乳酸(PLA)复合材料的制备方法和性能,分析了其在执行器、传感器和机器人领域的潜在应用,对推动未来改性形状记忆聚合物材料的研制和4D打印智能结构的设计与制造具有重要意义。研究了弹性体增强形状记忆聚乳酸的原理。分析了打印参数对PLA/弹性体杂化复合样件层间结合力的影响,选取最佳打印参数,并提出了侧向打印、层间重叠的新型增强方法,进一步提升了PLA与弹性体的结合性能。探究了弹性体的比例与分布对PLA/弹性体杂化复合样件冲击强度的影响。分析了弹性体的加入对PLA样件的形状记忆恢复率、恢复力、恢复时间和循环性能的影响。研究表明:在最佳打印参数下,层间结合力最高为165.11N。PLA/弹性体杂化复合样件冲击强度最高可达到36.71KJ/m2,较纯PLA样件提升9.87倍。其形状记忆恢复率均接近100%,恢复时间最快为116.67s,较纯PLA样件缩短了40.68%,且表现出良好的形状记忆循环性能。形状记忆恢复力峰值最高为2.885N,较纯PLA样件提升6.92倍。研究了弹性体增强形状记忆聚乳酸/碳纳米管的原理。分析了碳纳米管填充比例对PLA/碳纳米管复合材料导电性能的影响。探究了在热刺激响应条件下,碳纳米管填充比例对PLA/碳纳米管复合样件形状记忆性能的影响。探究了在电刺激响应条件下,碳纳米管填充比例和有无弹性体增强对样件形状记忆性能的影响。分析了有无碳纳米管填充对样件形状记忆恢复力的影响。研究表明:PLA/碳纳米管复合样件具有优异的导电性能,并且具有良好的电驱动形状记忆效应,恢复时间最快为60s,同时弹性体的加入将其形状记忆恢复率最高提升至94%以上。形状记忆恢复力峰值最高为0.878N,较纯PLA样件提升4.22倍。研究了聚氨酯增强形状记忆聚乳酸的原理。研究了聚氨酯填充比例对3D打印PLA/聚氨酯复合样件拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的影响。针对PLA/聚氨酯复合材料良好的增韧效果,采用特殊的冷编程、热驱动条件下的形状记忆行为进行表征。据此分析了PLA/聚氨酯复合样件的形状记忆性能、循环形状记忆性能和循环力学性能。针对其在冷编程过程具有高能量吸收能力的特点,设计并制造出负泊松比可逆式能量吸收器。研究表明:PLA/聚氨酯复合样件能够保持较高拉伸强度与弯曲强度,同时其冲击强度最高达到11.482KJ/m2,较PLA原件提升5.243倍。在冷编程、热驱动条件下,样件形状记忆恢复率均接近100%。相比于典型形状记忆行为编程阶段,PLA/聚氨酯复合样件在冷编程阶段的储能模量高出近600倍。依此原理设计的能量吸收器,能量吸收高达2.517J,且具有良好的的循环可逆性能。
董科[3](2021)在《3D打印连续纤维增强格栅结构及其力学和形状记忆性能研究》文中提出近年来,利用3D打印技术制备连续纤维增强复合材料已经成为研究热点,引入智能性打印基材则可进一步拓展复合材料的功能和应用前景。借助打印技术引入连续纤维可定制化生产轻质高强复合结构材料,一体成型,降低成本。打印过程中,将形状记忆智能高分子基材与连续纤维复合,能够在特定刺激下改变其形状,可用来设计增强结构的自展开或自适应功能,未来在航空航天等领域有着巨大的应用潜力。然而,前期研究表明,打印工艺对连续纤维的要求较高,制备的复合结构内部存在明显缺陷;此外,智能基材的打印复合结构仍处于初步研究阶段。因此,如何优化连续纤维3D打印路径的设计以及连续纤维与智能基材组合结构的力学性能,构筑轻质高强结构以及开展相关应用研究,对指导和开发智能化3D打印高强材料具有重要的启发价值。本文基于纤维增强轻质格栅结构,通过对打印参数如打印路径和挤出量进行设计与配置,优化了连续纤维在格栅结构中的打印工艺,可制备具有纤维良好分布的格栅结构复合材料。基于该优化工艺,采用形状记忆聚乳酸和连续芳纶纤维设计并打印了连续纤维增强格栅结构,系统地研究了打印参数和结构参数对增强结构力学性能和形状记忆性能的影响。最终,为实现纤维增强格栅结构复合材料的直接驱动变形,制备了电驱动碳纤维增强“人”字形形状记忆格栅结构,探索了该种复合结构的各项性能以及作为电驱动变形装置的应用潜力。本课题主要研究内容和结论如下:(1)连续纤维增强格栅的结构设计与打印工艺研究。本论文提出了一种基于周期重叠式的连续纤维打印路径和挤出量配置的打印策略,并使用连续芳纶纤维和聚乳酸为原材料打印了具有不同路径配置的菱形填充格栅结构复合材料,研究了连续纤维打印的路径配置对打印质量及力学性能的影响。研究结果表明,以“类梯形”路径设计的复合结构具有较均匀的纤维分布及良好的打印质量和理想的力学性能,可适用于打印不同填充图案的连续纤维增强格栅结构复合材料。(2)连续纤维增强格栅结构的力学与记忆性能研究。在优化打印工艺的基础上,设计并制备了具有均匀纤维分布的连续纤维增强三角填充格栅结构形状记忆复合材料,研究了结构参数和打印参数对复合结构拉伸力学性能的影响,并通过有限元数值模拟分析了拉伸载荷下复合结构的失效模式。探索了结构参数和打印参数对三角填充格栅结构复合材料弯曲性能以及形状记忆性能的影响。研究发现,复合结构中的纤维为主要承力部分,在结构中支杆和纤维的搭接处观察到主要的应力集中,与实验拉伸测试中产生的破坏位置一致;随着打印结构单胞长度的增加,结构的相对密度减小,但结构的拉伸强度呈上升趋势;当打印层高降低时,复合结构中的纤维含量升高,拉伸强度显着增加;单胞长度的增加能够增加格栅结构的刚度,弯曲性能也呈上升趋势,而形状记忆回复率则表现出相反的趋势;随着打印层高减小,复合材料中的纤维含量由3.65%增加到16.32%,复合结构能承担的相对最大载荷以及相对弯曲模量分别增加了约2倍和3倍,而形状回复率则下降显着,从74.62%降低到53.88%。(3)电致驱动形状记忆智能格栅结构的研究。以形状记忆聚乳酸为基体,向其引入热塑性聚氨酯和多壁碳纳米管,制备了电响应形状记忆复合线材;通过3D打印连续纤维技术,设计并制备了连续碳纤维增强“人”字形负泊松比格栅结构。研究了碳纤维增强形状记忆复合基材的力学性能和电响应形状记忆性能,进而研究了格栅结构在拉伸载荷下的力学性能及负泊松比效应,探索了该类格栅结构的电致驱动性能。结果表明,打印的碳纤维增强复合基材表现出良好的力学性能,并能够在10 V电压刺激下,25 s内可达到94%的形状回复率;打印的格栅结构在拉伸载荷下表现出负泊松比效应,建立的数学模型很好地预测其泊松比的值;复合结构能够在电驱动下由临时形状回复到初始状态,通过对格栅结构尾端选择性的施加电刺激,能够对格栅结构特定部分进行激活。本课题将形状记忆高分子基材与连续纤维复合,优化了连续纤维3D打印路径,研究了3D打印连续纤维增强热/电驱动的形状记忆格栅结构,对开发3D打印智能高强材料具有重要的指导价值,为将来设计增强结构的自展开或自适应材料,并在航空航天等领域的应用奠定了良好的基础。
郝飒[4](2021)在《基于FDM的生物质复合材料制备及性能表征》文中认为为拓展农林剩余物的高值清洁利用领域、壮大3D打印耗材家族,基于响应面试验设计与分析方法,通过混炼、挤出成形等手段制备可降解的PLA/木质粉末复合线材,并通过实际应用优化3D打印参数,制备出可望商业应用的1.75mm规格PLA/桉木粉末复合线材。完成的主要工作与创新如下:(1)通过对自制含水率为10%-15%、粒度<0.15mm的桉木、麦秆、稻壳粉末与聚乳酸(PLA)的混炼,发现PLA/桉木粉复合材料的力学性能最优。(2)应用响应面法,借助挤压成形等工序对PLA/桉木粉复合材料进行聚乙烯辛烯(POE)接枝改性,制备的可降解PLA/桉木粉复合材料的拉伸强度、弯曲强度与预测值高度吻合,分别达到了 31.27MPa、41.63MPa,其挤压成形温度、桉木粉末配比与POE含量的最优值为:挤出温度170℃、桉木粉末配比15.6%、POE 含量 5.1%。(3)借助单螺杆挤出法制备的1.75mm规格可降解PLA/桉木粉复合线材经3D打印实践与分析,得到了 FDM 3D打印主要工艺参数的推荐值:打印温度210℃、打印层高0.3mm、打印填充率60%、打印速度30mm·s-1;按主要工艺参数推荐值打印制作的烟灰缸、花盆、夹具等作品的外观质量明显优于工艺参数偏离值打印作品。(4)借助扫描电镜对桉木粉末、PLA/桉木粉混炼复合材及其接枝改性材的挤压试件进行了断口形貌观察分析,发现三种试件的断口的韧性断裂特征呈渐进趋势,经接枝改性的PLA/桉木粉复合材料挤压试件的韧性断裂特征最明显。(5)对PLA/桉木粉混炼复合料、1.75mm规格可降解PLA/桉木粉末复合线材及其3D打印试件材质进行了热重分析与红外光谱仪,发现PLA与桉木粉末间的结合界面经马来酸酐接枝改性得到了明显改善,使PLA/桉木粉复合线材的力学性能与耐候性得到明显提升,可望获得商业应用。
陈明旭[5](2021)在《硫铝酸盐水泥基3D打印材料的组成、结构与性能研究》文中提出建筑材料3D打印技术能够显着提高建筑构件及制品的生产效率,为产品设计和制造模式带来颠覆性变革,可实现建筑制品的自动化、智能化、精确化和可控化制造,同时可消除建筑施工粉尘污染、简化生产工艺、节约成本,特别适合于快速建筑、特种建筑材料构件、结构复杂的异型和功能景观装饰构件的制备,致使建筑材料3D打印技术成为国内外的研究热点。虽然3D打印建筑材料在组成、结构和性能优化方面已经取得一定的进展,但科学研究和技术应用发展缓慢,其主要制约因素是缺乏性能优越和可控的可打印水泥基材料。因此,有必要开拓新途径或寻找新方法,从根本上打破目前传统水泥基材料组成体系的局限性,制备性能优越、结构可控且耐久性良好的水泥基3D打印材料,以满足高质量的异型和功能装饰构件的美化设计和景观效果。本文采用快硬早强硫铝酸盐水泥来代替传统的硅酸盐水泥,建立了高性能可打印硫铝酸盐水泥基材料新体系,不但能够实现3D打印构件结构的稳定控制,而且可以改善水泥基材料与模型设计和打印工艺过程的匹配性,为制备流变性能可控、力学性能高且打印结构稳定的水泥基3D打印材料奠定理论和技术基础。主要研究内容和结果如下:(1)研究确定了硫铝酸盐水泥基3D打印材料基本组成体系。通过引入羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)、减水剂(WRA)和碳酸锂(Li2CO3)来研究其对硫铝酸盐水泥基3D打印材料流变性能和结构变形的影响,以阐明屈服应力、粘度和打印结构变形之间的内在联系。结果表明,当HPMC掺量大于0.2%时,打印浆体能够达到基本的可堆积性能要求。此外,基于响应曲面分析,外加剂的复合优化能够调控打印材料的流变性能和结构变形,HPMC、WRA和Li2CO3的复合掺量的最佳调控范围为0.15%~0.35%、0.1%~0.4%和0~0.015%,1d抗压强度最大能够达到35.8 MPa。(2)研究确定了缓凝剂对硫铝酸盐水泥基3D打印材料可建造时间及流变性能调控机制。采用酒石酸(TA)、硼酸(BA)和葡萄糖酸钠(SG)作为缓凝剂来调控3D打印材料的可打印时间和流变性能。结果表明,TA、BA和SG可实现硫铝酸盐水泥基3D打印浆体可建造时间在18~90 min内的灵活调控,提高其可打印性。此外,硅藻土的引入能够在不损失可建造时间的基础上,通过调控流变性能显着降低打印结构变形(小于10%)和提高力学性能,1d抗压强度能够达到41.5 MPa。通过相关性表明,在建造时间足够长的情况下,三维打印结构的关键影响因素为静态屈服应力。(3)构建了高触变硫铝酸盐水泥基3D打印材料组成体系并确定了其触变性调控机制,并揭示了浆体从线性粘弹区到非线性粘弹区内流动状态及结构变形的影响规律。结果表明,偏高岭土、膨润土和造纸污泥的掺入能够显着改善打印浆体的触变性和静态屈服应力,降低打印结构变形,其1d的抗压强度最高能够达到46.9 MPa。触变性、流变参数和结构变形之间的相关性验证了3D打印材料的屈服应力可以准确预测打印浆体的触变性,且触变性是影响3D打印结构变形的关键因素,触变性越好,结构变形越小。同时,通过Lissaju-Bowditch曲线的旋转及其变化规律表明,浆体周期间的触变重建能够显着影响浆体的结构变形。(4)研究确定了聚丙烯(PP)和聚乙烯醇(PVA)纤维对硫铝酸盐水泥基3D打印材料流变、力学性能和结构稳定性的影响规律,揭示了浆体流变参数对结构变形的影响规律。结果表明,纤维能够显着提升浆体的弹性模量和静态屈服应力,显着降低打印结构变形。当PP和PVA纤维掺量为0.75%和1.00%时,打印材料的抗折强度分别增加约111%和191%,达到最大值9.23 MPa和12.72 MPa。通过雷达图相关性可以确定,在PP和PVA纤维掺量较低的情况下,打印材料的流变参数对结构变形的影响较小或不利,而在纤维掺量较高的情况下,流变参数的微小变化就可以极大的影响结构变形,并可以通过流变参数来预测打印结构变形。(5)通过打印浆体在3D打印挤出装置内流动的仿真模拟确定了浆体的流动状态和流场分布,从而反映出浆体流动状态对挤出状态的影响。利用流体模块对硫铝酸盐水泥基材料在3D打印气泵和螺杆挤出装置中的流动状态进行仿真模拟研究。结果表明,Herschel-Bulkley模型更能准确的模拟浆体在挤出系统中的流动状态,且随着矿渣掺量的增加,在喷嘴处的速度逐渐降低。与气泵挤出系统相比,螺杆挤出系统能够稳定浆体的流动状态,这有利于浆体挤出性能的改善。(6)研究确定了浆体流变参数和可打印性能对硫铝酸盐水泥基3D打印耐久性的影响规律。采用矿渣作为超细掺合料来对打印材料的打印结构进行调控并改善其耐久性。结果表明,浆体的流变参数和可打印性能够显着影响打印材料的耐久性能,当矿粉掺量小于10%时,浆体的静态屈服应力较高,触变性较好,对硫铝酸盐水泥基3D打印材料耐久性的改善作用非常明显。但是当矿渣的掺量超过10%时,较差的打印性能和过量的惰性材料造成3D打印材料的耐久性变差。
林国强[6](2021)在《聚醚砜及其连续玄武岩纤维增强复合材料3D打印实验研究》文中认为熔融沉积3D打印技术(FDM)可在短时间内快速直接成型所设计的原型零部件,其展现出的超高制造效率,在当今产品竞争愈演愈烈的工业制造背景下得到快速的发展与应用,但是FDM 3D打印技术对耗材有着较为苛刻的要求,打印耗材的局限性一直是限制该技术进一步发展与应用的最大阻碍,此外,随着FDM技术的不断发展,在更多机械工程领域中对高强度、耐高温、优异耐磨性的FDM打印功能零部件的需求日益迫切。本文以高性能特种工程塑料聚醚砜(PES)及其连续玄武岩纤维增强复合材料在FDM 3D打印技术上的应用为研究主线,通过对PES 3D打印丝材制备及其性能测试、选取最佳打印温度、优化工艺参数、玄武岩纤维增强复合材料3D打印方法及性能测试等方面研究,成功实现了PES及其连续玄武岩纤维增强复合材料的熔融沉积成型。通过本文研究,一方面弥补了PES在FDM 3D打印技术领域的空白,拓宽了FDM 3D打印耗材的选择,突破了PES传统制造工艺方法的限制,另一方面实现了综合性能优异的连续玄武岩纤维增强PES复合材料3D打印成型,这对满足在更多机械工程领域应用中对高强度、耐磨损、耐高温等性能的复杂零部件需求,以及FDM技术的发展与应用具有重要的研究意义。本文主要的研究工作内容如下:1.研究分析了PES材料应用于FDM 3D打印技术的可行性,对PES 3D打印丝材进行制备和打印装置进行搭建。采用X射线衍射(XRD)测试和差示扫描量热法(DSC)测试PES颗粒原料的热性能;通过双螺杆挤出机成功制备PES 3D打印丝材,并对其直径尺寸精度、拉伸强度、吸水率进行检验测试,确定所制备丝材能够满足FDM 3D打印的需求,并确定其打印前干燥参数,以确保打印制件的成型质量;对所搭建的PES 3D打印装置打印精度进行检验测试,确定该装置能够满足PES 3D打印的需求。2.确定PES最佳打印温度和主要打印工艺参数对打印件拉伸强度和弯曲强度的影响主次关系和最优组合。利用单因素实验法,研究不同打印温度对PES打印样件拉伸强度的影响,分析了FDM填充丝束间粘结机理,通过对拉伸断面微观结构进行观察,分析不同打印温度下PES样件内部丝束之间粘结融合情况,最终确定PES最佳打印温度;应用正交实验方法研究分析了主要打印参数对PES3D打印样件机械强度的影响,并应用极差分析法得到各打印参数对PES打印样件拉伸强度和弯曲强度影响的主次顺序和最优组合。3.成功实现连续玄武岩纤维增强PES复合材料3D打印成型,有效提高3D打印件拉伸强度、弯曲强度、耐摩擦磨损性能。对玄武岩纤维增强PES复合材料3D打印装置进行搭建,并成功对所设计的零部件打印成型;研究分析玄武岩纤维增强PES复合材料FDM样件力学性能以及摩擦磨损性能;对纤维增强机理和纤维与树脂界面粘结机理及影响因素进行分析,并通过硅烷偶联剂处理和超声增强的方法进一步提高连续玄武岩纤维增强PES复合材料3D打印样件的拉伸强度。
李慧斌[7](2021)在《3D打印连续碳纤维丝材制备工艺及性能分析》文中研究说明目前,船舶建造的模式是钢铁等原材料经数控切割下料后,先后经过小组装和大组装,然后形成船舶分段,最终完成整船合拢。对于船体平直部分的制造已有成熟的机械化生产工艺,而对于船体弯曲部分和复杂构件还无法做到机械化生产,并且在生产效率、质量把控和精度控制方面还存在许多问题。引入3D打印技术对弯曲部材甚至弯曲分段直接加工,利用其无模具自由化设计、成型件尺寸精度高、成型较快等优点,船舶生产的效率和质量将得到极大地提高。但3D打印技术受使用材料的限制,存在打印成型件机械性能较差的问题,因此制备性能优异的材料是解决该问题的关键,目前最常用的方法是在3D打印耗材中加入各种高性能纤维作为增强体,制备纤维增强复合材料,提高材料机械性能。本文为研究上浆预处理对连续碳纤维增强聚碳酸酯复合材料界面和机械性能的影响规律,开展了相关实验研究。首先,对连续碳纤维采用上浆预浸渍处理,研究PC上浆剂浓度变化对纤维上浆量的影响规律以及对纤维内部界面的改变。随着PC上浆剂浓度的提高,连续碳纤维上浆量逐渐增加,增幅逐渐减缓,20%、30%、40%和50%浓度的上浆剂对应的连续碳纤维上浆量百分比分别为12.15%、24.05%、30.59%和35.78%,由于碳纤维环氧树脂原浆百分比为1%,故而聚碳酸酯上浆量百分比分别为11.15%、23.05%、29.59%和34.78%,并且纤维预浸丝内部界面得到增强。其次,研究PC上浆剂浓度变化对复合材料试样机械性能的影响规律,在本文研究条件下,29.59%为连续碳纤维预浸丝最优上浆量。在该上浆量下连续碳纤维预浸丝复合材料弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、层间剪切强度以及冲击强度分别达到了196.89MPa、19.84GPa、337.91MPa、41.93MPa和97k J/m2相较于同样打印参数下的连续碳纤维原丝复合材料各性能分别提升了15.82%、75.58%、90.9%、57.22%和56.45%。最后,研究3D打印工艺参数变化对复合材料弯曲性能的影响规律并对试样界面进行测试表征。连续碳纤维预浸丝复合材料弯曲强度与弯曲模量与打印温度成正比,与打印层厚成反比。弯曲模量随着沉积线间距的提高而不断减小,弯曲强度随着沉积线间距的减小表现为先增大后减小的趋势。
朱宝[8](2020)在《高性能紫外光固化树脂的制备与性能研究》文中提出随着工业经济的不断发展,当今社会对绿色环保的关注和要求越来越高,现如今,一种本身具备绿色优势的产业正逐渐兴起——光固化技术,其中的光固化快速成型技术(SLA型)也逐渐向桌面化、长波化发展,也越来越成熟,应用越来越广泛。本研究在前人的基础上制备了可用于3D打印的、性能较好的紫外光固化树脂,并对其相关性能进行了探究。(1)对长波3D打印用紫外光固化树脂的制备工艺进行了详细的研究。以环氧树脂E44、阳离子稀释剂CY179和自由基稀释剂SR454NS为原料制备紫外光固化树脂,通过对不同阳离子和自由基光引发剂的种类与用量的研究,考察了对树脂固化行为和固化物的影响,并对其进行了性能分析测试。最佳配方是E44的用量为20份,CY179的用量为10份,SR454NS的用量为40份,261的用量为4份,PAS50的用量为1份,1173的用量为2份。经固化试验,可制备得到玻璃化转变温度为最高,凝胶率、弯曲强度和弯曲模量最大的固化样条。(2)对混杂体系树脂进行了配方优化。先从单独的自由基体系和阳离子体系入手,甄选出各自最佳的配方,随后进行共混制备,并考察乙烯基醚的加入对相关性能的影响。当向制备的混杂体系中加入相应的乙烯基醚可制备出与自由基体系性能相差不多的混杂体系。(3)对超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备进行了详细的研究。分别考察了三步法与两步法,通过对反应温度与催化剂用量的研究,探究了合成超支化聚氨酯丙烯酸酯的影响,并对产物进行了分析测试。两步法较三步法效果好,当反应温度分别为30℃和60℃,催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)的用量为0.1wt%时,可以制备出超支化聚氨酯丙烯酸酯。
王森[9](2020)在《3D打印用抗菌ABS线材及高韧PLA线材制备与性能研究》文中提出3D打印技术凭借其个性化定制、快速成型等优势,已经成为工业设计领域的热门方向。广泛应用于医疗器械、汽车制造、工业设计等诸多领域。目前3D打印的应用范围已经逐渐从理论模型深入到实际的工业化生产之中。这使得3D打印可以更好贴近人们的生产生活,为桌面级3D打印设备走进千家万户奠定了基础。同时也对3D打印的材料提出了新的要求。本文从3D打印材料的功能化出发,采用熔融沉积成型(FDM)技术,以熔融共混方法对材料进行复合改性,制备功能化3D打印材料。结论如下:1、根据行业标准,从表观性能、流动性能、力学性能、热学性能、材料安全性能五个方面,制定3D打印材料挤出成形用塑料线材标准,保证打印制作精度。2、采用溴代烷、N,N-二甲基乙二胺合成季铵盐抗菌剂QDED。QDED对S.aureus最小抑菌浓度为4μg/mL,对E.aureus最小抑菌浓度为8μg/mL,QDED具有良好的抗菌性。选用ABS-g-MAH为界面剂,制备3D打印用抗菌ABS线材。在熔融共混过程中,高温下QDED中的氨基和ABS-g-MAH中的MAH反应生成酰胺基团。在扫面电镜图片中观察QDED在ABS中分散均匀无团聚现象发生。当QDED含量为3Phr时贴膜法测试结果显示ABS/QDED复合材料对S.aureus和E.aureus具有明显的抗菌性。3、通过熔融挤出的方法制备ABS/QDED/PLA可降解3D打印复合材料,与ABS/QDED复合材料相同当QDED含量为3Phr时贴膜法测试,材料对S.aureus和E.aureus具有明显的抗菌性。当PLA的加入为20%时,ABS/QDED/PLA复合材料的力学性能最为优异,且材料的动态频率扫描曲线显示储能模量(G’)>损耗模量(G"),材料间具有较强的粘结性。有利于3D打印成型。ABS/QDED/PLA复合材料进行降解测试,在碱性条件下四周内完成碎片化降解。4、选用生物基可降解材料PBS和PBAT对PLA进行改性,当PBS、PBAT为30%时,PLA力学性能剧烈下降;PBS和PBAT的添加量为10%、20%时,可以制备出完全可降解、韧性好的3D打印线材。当PBS、PBAT添加量为10%、20%时储能模量(G’)>损耗模量(G”),材料具有较强的粘结性。对 PBS、PBAT、PLA、PBS:PLA80:20、PBAT:PLA80:20 五组材料进行降解性能测试。在碱性条件下四周后,PBS、PBAT完全降解。PBS:PLA 80:20剩余30%左右的材料碎片,PBAT:PLA 80:20剩余20%左右的材料碎片、PLA剩余40%左右的材料碎片。PBS和PBAT的降解性能优于PLA,将PBS和PBAT加入PLA中可以使材料加快降解。
黄哲观[10](2020)在《基于喷墨3D打印的石墨烯复合材料的研究》文中认为喷墨3D打印技术作为一种新型的无接触式制造成型技术,可以打印出任意复杂实体结构。该技术具有成本低、打印速度快的优势,可实现批量打印,能够极大地提高效率、节省成本。石墨烯作为世界上第一种二维材料,由于其独特的二维结构和优异的力学、电学等性能,可作为理想增强体与其他材料复合,有效提升材料的性能。基于上述两者的优势,本文期望利用热发泡喷墨3D打印技术,实现石墨烯基复合材料的可控制备、精确裁剪和优化设计,推动石墨烯基复合材料朝着功能化、智能化应用的方向发展,进一步拓展3D打印的实际应用。本文的研究内容主要包括以下三个部分:(1)本文采用热发泡喷墨3D打印技术快速打印高致密氧化铝陶瓷基板,研究了不同烧结温度对3D打印陶瓷的物相结构、物理性质和力学性能的影响,并对改善3D打印陶瓷致密度的原理进行了研究。结果表明:3D打印的α-Al2O3生胚在1600℃高温下烧结2 h,其最大相对密度达到95.2%,体积收缩率为32%,维氏硬度为291.6 Hv,表面粗糙度为3.7 μm,抗压强度和抗折强度分别为89 MPa和49.4 MPa,具有良好的物理性能和力学性能。本次研究为制备结构复杂的高致密陶瓷探索出一条成本低、成型快、节能环保的可行途径。(2)本文采用热发泡喷墨3D打印技术快速打印还原氧化石墨烯/氧化铝陶瓷电路板,研究了打印工艺对复合电路板的形貌和导电性的影响,并从原理上分析了该技术制造还原氧化石墨烯/氧化铝陶瓷电路板的可行性。结果表明:在N2气氛下以600℃退火1h,电路板的导电率为5.34×102 S/m,还原氧化石墨烯(rGO)与3D打印氧化铝陶瓷之间的粘附强度为7.5 N/m,具有良好的导电性能、力学性能和化学稳定性。本次研究为石墨烯材料在陶瓷电路板领域的应用开辟了一条新的思路。(3)本文通过化学交联法制备出氧化石墨烯/聚丙烯酰胺/海藻酸钠复合水凝胶,研究了复合水凝胶的物相结构、物理性质和力学性能。结果表明:复合水凝胶可拉伸至原长度的27倍而不发生断裂,其最大拉伸强度为245 kPa;当压缩形变为70%,其压缩强度为45.1 kPa,具有优异的力学性能。此外,提出一种新颖而又简单的图案印刷方法,通过热发泡喷墨3D打印技术,在高强度的氧化石墨烯复合水凝胶表面上快速的打印出高分辨率的图案。图案化的复合水凝胶可以发生二维平面到三维扭曲形状转变,实现复合水凝胶的可控复杂变形。
二、万能打印机程度的分析与设计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、万能打印机程度的分析与设计(论文提纲范文)
(1)3D打印用碳纤维复合材料的研制与应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 引言 |
1.1 PET和 PBT的概述 |
1.2 碳纤维 |
1.3 碳纤维增强热塑性复合材料 |
1.4 3D打印纤维增强复合材料的研究现状 |
1.4.1 3D打印技术 |
1.4.2 3D打印纤维增强复合材料的研究现状 |
1.5 螺杆挤出工艺 |
1.6 研究意义 |
1.7 课题来源及研究内容 |
1.7.1 课题来源 |
1.7.2 主要研究内容 |
1.7.3 研究设计方案 |
第2章 3D打印机工艺的探究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料及设备 |
2.2.2 试样制备 |
2.3 沿X轴打印结果与讨论 |
2.3.1 打印温度对试样拉伸强度的影响 |
2.3.2 打印速度对试样拉伸强度的影响 |
2.3.3 风扇风量对试样拉伸强度的影响 |
2.4 沿Z轴打印结果与讨论 |
2.4.1 打印温度对试样拉伸强度的影响 |
2.4.2 打印速度对试样拉伸强度的影响 |
2.4.3 风扇风量对试样拉伸强度的影响 |
2.5 小结 |
第3章 3D打印用聚对苯二甲酸乙二醇酯的研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 主要原料 |
3.2.2 主要设备及仪器 |
3.2.3 样品制备 |
3.2.4 性能测试与结构表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PET基体树脂的选择 |
3.3.2 PBT含量对PET/PBT材料的影响 |
3.3.3 相容剂的含量对PET/PBT材料的影响 |
3.3.4 增韧剂的含量对PET/PBT材料的影响 |
3.3.5 成核剂对PET/PBT合金的影响 |
3.4 小结 |
第4章 碳纤维增强聚酯3D打印丝材的制备 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 主要原料 |
4.2.2 主要设备及仪器 |
4.2.3 样品制备 |
4.2.4 性能测试与结构表征 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 碳纤维的选用 |
4.3.2 碳纤维粉含量对复合材料微观形貌和力学性能的影响 |
4.3.3 摩擦磨损性能分析 |
4.4 3D打印CF/PET材料翘曲变形分析 |
4.4.1 碳纤维长径比对翘曲的影响 |
4.4.2 碳纤维含量对翘曲的影响 |
4.4.3 打印机底面贴胶处理对翘曲的改善 |
4.4.4 数学模型的建立 |
4.5 小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
(2)弹性体增强形状记忆聚乳酸复合材料4D打印及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 形状记忆聚合物概述 |
1.2.1 形状记忆聚合物的分类 |
1.2.2 形状记忆聚合物的形状记忆过程 |
1.2.3 形状记忆聚合物的发展现状 |
1.3 形状记忆聚合物复合材料概述 |
1.3.1 颗粒增强形状记忆聚合物复合材料 |
1.3.2 纤维增强形状记忆聚合物复合材料 |
1.3.3 弹性材料增强形状记忆聚合物杂化复合材料 |
1.4 4D打印形状记忆聚合物及其复合材料概述 |
1.4.1 4D打印的概念 |
1.4.2 4D打印形状记忆聚合物及其复合材料的发展现状 |
1.4.3 4D打印形状记忆聚合物及其复合材料的应用 |
1.5 本文的研究目的和内容 |
第2章 弹性体增强形状记忆聚乳酸多材料4D打印性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料及设备 |
2.2.1 材料及设备 |
2.2.2 结合性能增强原理 |
2.3 4D打印PLA/弹性体杂化复合样件层间结合力测试 |
2.3.1 结合力测试样件制备 |
2.3.2 结合力测试方案 |
2.3.3 结合力测试结果分析 |
2.4 4D打印PLA/弹性体杂化复合样件冲击测试 |
2.4.1 冲击测试样件制备 |
2.4.2 冲击测试方案 |
2.4.3 冲击测试结果分析 |
2.5 4D打印PLA/弹性体杂化复合样件形状记忆性能测试 |
2.5.1 形状记忆性能测试样件制备 |
2.5.2 形状记忆性能测试方案 |
2.5.3 形状记忆性能结果分析 |
2.6 4D打印PLA/弹性体杂化复合样件形状记忆恢复力测试 |
2.6.1 形状记忆恢复力测试样件制备 |
2.6.2 形状记忆恢复力测试方案 |
2.6.3 形状记忆恢复力测试结果分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 弹性体增强聚乳酸/碳纳米管复合材料 4D 打印性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与设备 |
3.2.1 材料与设备 |
3.2.2 3D打印PLA/CNTs复合丝材制备 |
3.3 3D打印PLA/CNTs丝材和样件的导电电阻率测试 |
3.3.1 导电电阻率测试丝材和样件制备 |
3.3.2 导电电阻率测试方案 |
3.3.3 导电电阻率测试结果分析 |
3.4 4D打印PLA/CNTs样件热驱动形状记忆性能测试 |
3.4.1 热驱动形状记忆性能测试样件制备 |
3.4.2 热驱动形状记忆性能测试方案 |
3.4.3 热驱动形状记忆性能测试结果分析 |
3.5 弹性体增强PLA/CNTs样件电驱动形状记忆性能测试 |
3.5.1 电驱动形状记忆性能测试样件制备 |
3.5.2 电驱动形状记忆性能测试方案 |
3.5.3 电驱动形状记忆性能测试结果分析 |
3.6 4D打印PLA/CNTs样件形状记忆恢复力测试 |
3.6.1 形状记忆恢复力测试样件制备 |
3.6.2 形状记忆恢复力测试方案 |
3.6.3 形状记忆恢复力测试结果分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 4D打印聚乳酸/聚氨酯复合材料及能量吸收器设计 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与设备 |
4.2.1 材料与设备 |
4.2.2 3D打印PLA/TPU复合丝材制备 |
4.3 动态热机械性能测试 |
4.3.1 动态热机械性能测试样件制备 |
4.3.2 动态热机械性能测试方案 |
4.3.3 动态热机械性能测试结果分析 |
4.4 4D打印PLA/TPU复合样件力学性能测试 |
4.4.1 力学实验标准样件制备 |
4.4.2 拉伸性能测试 |
4.4.3 弯曲性能测试 |
4.4.4 冲击性能测试 |
4.4.5 力学性能测试结果分析 |
4.5 4D打印PLA/TPU复合样件冷编程形状记忆性能测试 |
4.5.1 冷编程形状记忆性能测试样件制备 |
4.5.2 冷编程热驱动形状记忆性能测试方案 |
4.5.3 形状记忆性能测试结果分析 |
4.6 可逆式负泊松比能量吸收器设计及性能表征 |
4.6.1 可逆式负泊松比能量吸收器制备 |
4.6.2 可逆式负泊松比能量吸收器结构设计 |
4.6.3 可逆式负泊松比能量吸收器能量吸收原理 |
4.6.4 可逆式负泊松比能量吸收器性能测试 |
4.6.5 能量吸收性能和形状记忆性能测试结果分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间取得的科研成果 |
致谢 |
(3)3D打印连续纤维增强格栅结构及其力学和形状记忆性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 格栅结构复合材料概述 |
1.3 3D打印纤维增强复合材料 |
1.3.1 3D打印技术概述 |
1.3.2 3D打印短纤维增强复合材料 |
1.3.3 3D打印连续纤维增强复合材料 |
1.4 形状记忆机理及其复合材料 |
1.4.1 形状记忆机理 |
1.4.2 形状记忆复合材料的研究进展 |
1.5 本课题的研究内容及创新点 |
1.5.1 本课题研究内容 |
1.5.2 本课题创新点 |
第二章 连续纤维增强格栅结构的打印路径设计与参数配置 |
2.1 连续纤维3D打印工作平台的构建及打印原理 |
2.2 连续纤维增强格栅结构设计与制备 |
2.2.1 实验原料及设备 |
2.2.2 格栅结构的路径设计与纤维排布 |
2.2.3 基于Repetier软件的打印路径设计与结构制备 |
2.2.4 力学性能测试与表征 |
2.2.5 打印形貌及断口表征 |
2.3 打印参数配置对格栅结构性能的影响 |
2.3.1 路径配置对打印质量的影响 |
2.3.2 路径配置对拉伸性能的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 3D打印连续纤维增强三角格栅结构的拉伸力学性能 |
3.1 连续纤维增强三角格栅结构的路径设计与制备 |
3.1.1 实验原料及设备 |
3.1.2 试样设计与制备 |
3.1.3 力学性能的测试与表征 |
3.2 连续纤维增强三角格栅结构的数值模拟 |
3.3 结构参数与制备工艺对三角格栅结构拉伸性能的影响 |
3.3.1 轻量化复合材料的拉伸失效模式分析 |
3.3.2 单胞长度对复合材料拉伸性能的影响 |
3.3.3 打印层高对复合材料拉伸性能的影响 |
3.3.4 打印参数与比强度之间的关系 |
3.4 本章小结 |
第四章 连续纤维增强三角格栅结构的弯曲及形状记忆性能 |
4.1 连续纤维增强三角格栅结构的路径设计与制备 |
4.1.1 实验原料及设备 |
4.1.2 试样设计与制备 |
4.1.3 性能的测试与表征 |
4.2 结构与工艺参数对三角格栅结构弯曲性能的影响 |
4.2.1 单胞长度对复合材料弯曲性能的影响 |
4.2.2 打印层高对复合材料弯曲性能的影响 |
4.3 结构与打印参数对三角格栅结构形状记忆性能的影响 |
4.3.1 单胞长度对三角格栅结构形状记忆性能的影响 |
4.3.2 打印层高对三角格栅结构形状记忆性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 连续纤维增强负泊松比格栅结构及其电致驱动性能 |
5.1 连续纤维增强负泊松比格栅结构的制备与表征 |
5.1.1 实验原料与设备 |
5.1.2 碳纤维增强形状记忆复合材料的制备与表征 |
5.1.3 碳纤维增强形状记忆负泊松比格栅结构的制备与表征 |
5.2 3D打印连续纤维增强负泊松比格栅结构的基材性能研究 |
5.2.1 碳纤维增强形状记忆复合材料的动态热机械性能分析 |
5.2.2 碳纤维增强形状记忆复合材料的力学性能 |
5.2.3 碳纤维增强形状记忆复合材料的热致形状记忆性能 |
5.2.4 碳纤维增强形状记忆复合材料的电致形状记忆性能 |
5.3 碳纤维增强负泊松比格栅结构的力学性能及电致驱动性能 |
5.3.1 拉伸力学分析 |
5.3.2 负泊松比计算与预测 |
5.3.3 电致驱动形状记忆功能的实现及其形变机理 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读硕士学位期间取得的成果 |
(4)基于FDM的生物质复合材料制备及性能表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 生物质复合材料概述 |
1.2.1 生物质材料 |
1.2.2 生物质复合材料 |
1.3 3D打印技术研究现状 |
1.3.1 3D打印技术 |
1.3.2 3D打印技术分类 |
1.3.3 3D打印流程 |
1.3.4 3D打印材料 |
1.4 3D打印用生物质复合材料 |
1.4.1 聚乳酸基生物质复合材料 |
1.4.2 3D打印用生物质复合材料国内外研究现状 |
1.5 本课题的研究意义与主要内容 |
1.5.1 选题的目的及意义 |
1.5.2 主要研究内容及研究方法 |
2 原辅材料筛选与预处理 |
2.1 材料与装备 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 主要试验装备 |
2.2 试验方法 |
2.3 试验结果与讨论 |
2.3.1 木质粉末含量对试件力学性能的影响 |
2.3.2 混炼温度对试件力学性能的影响 |
2.4 本章小结 |
3 PLA/桉木粉复合材料设计与制备 |
3.1 PLA/桉木粉复合材料设计 |
3.2 PLA/桉木粉复合材料制备 |
3.2.1 材料与装备 |
3.2.2 试验方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 桉木粉末含量对试样性能的影响 |
3.3.2 接枝相容剂含量对试样性能的影响 |
3.3.3 挤出温度对试样性能的影响 |
3.4 本章小结 |
4 PLA/桉木粉复合材料制备工艺优化 |
4.1 响应曲面法优化试验方案的确定 |
4.2 试验结果分析 |
4.3 本章小结 |
5 PLA/桉木粉复合线材的制备与性能表征 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 试验材料 |
5.1.2 试验装备 |
5.1.3 试验方法 |
5.2 试验结果与分析 |
5.2.1 热失重分析 |
5.2.2 红外光谱分析 |
5.2.3 断口形貌分析 |
5.3 本章小结 |
6 PLA/桉木粉复合线材3D打印参数优化与应用 |
6.1 PLA/桉木粉末复合线材3D打印参数优化研究 |
6.1.1 材料与方法 |
6.1.2 结果与讨论 |
6.2 PLA/桉木粉末复合线材3D打印应用实践 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的主要学术成果 |
图表附录 |
致谢 |
(5)硫铝酸盐水泥基3D打印材料的组成、结构与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 3D打印技术发展 |
1.2 建筑材料3D打印技术研究现状 |
1.2.1 建筑材料3D打印机 |
1.2.2 打印材料的选择与设计 |
1.2.2.1 胶凝材料的选择 |
1.2.2.2 外加剂的选择 |
1.2.2.3 纤维的选择 |
1.2.3 三维结构设计 |
1.3 建筑材料3D打印关键问题 |
1.3.1 流变性 |
1.3.2 可打印时间 |
1.3.3 结构稳定性 |
1.3.4 力学性能 |
1.4 选题目的及意义 |
1.5 研究内容 |
1.6 创新点 |
第二章 原材料、仪器及测试方法 |
2.1 原材料 |
2.1.1 胶凝材料 |
2.1.2 外加剂 |
2.1.3 膨润土 |
2.1.4 偏高岭土 |
2.1.5 硅藻土 |
2.1.6 造纸污泥 |
2.1.7 纤维 |
2.2 实验仪器 |
2.3 测试方法 |
第三章 硫铝酸盐水泥基3D打印材料基本组成设计及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验内容 |
3.2.1 制备流程 |
3.2.2 测试方法 |
3.2.2.1 凝结时间 |
3.2.2.2 水化热 |
3.2.2.3 结构变形 |
3.2.2.4 流变性能 |
3.2.2.5 力学性能 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 纤维素醚对硫铝酸盐水泥基3D打印材料性能的影响 |
3.3.1.1 凝结时间 |
3.3.1.2 水化性能 |
3.3.1.3 表观粘度 |
3.3.1.4 屈服性能 |
3.3.1.5 打印及力学性能 |
3.3.2 减水剂和促凝剂对硫铝酸盐水泥基3D打印材料性能的影响 |
3.3.2.1 凝结时间 |
3.3.2.2 表观粘度 |
3.3.2.3 屈服性能 |
3.3.2.4 打印性能 |
3.3.3 响应曲面法研究外加剂对硫铝酸盐水泥基3D打印材料性能的影响 |
3.3.3.1 凝结时间 |
3.3.3.2 表观粘度 |
3.3.3.3 塑性粘度 |
3.3.3.4 结构优化设计 |
本章小结 |
第四章 硫铝酸盐水泥基3D打印材料可建造时间及流变性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验内容 |
4.2.1 制备流程 |
4.2.2 测试方法 |
4.2.2.1 流变性能 |
4.2.2.2 可建造时间 |
4.2.2.3 初凝时间 |
4.2.2.4 结构变形 |
4.2.2.5 水化热 |
4.2.2.6 力学性能 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 TA对硫铝酸盐水泥基3D打印材料性能的影响 |
4.3.1.1 凝结时间和水化性能 |
4.3.1.2 表观粘度 |
4.3.1.3 触变性 |
4.3.1.4 屈服性能 |
4.3.1.5 结构变形和力学性能 |
4.3.2 缓凝剂和硅藻土协同调控硫铝酸盐水泥基3D打印材料的性能 |
4.3.2.1 浆体结构参数 |
4.3.2.2 屈服性能 |
4.3.2.3 水化性能和可建造时间 |
4.3.2.4 结构变形 |
4.3.2.5 剪切模量 |
4.3.2.6 建造时间与静态屈服应力的相关性 |
4.3.2.7 抗压强度 |
本章小结 |
第五章 硫铝酸盐水泥基3D打印材料触变及力学性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验内容 |
5.2.1 制备流程 |
5.2.2 测试方法 |
5.2.2.1 屈服应力测试 |
5.2.2.2 触变性测试 |
5.2.2.3 蠕变-回复测试 |
5.2.2.4 震荡剪切测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 偏高岭土对硫铝酸盐水泥基3D打印材料性能的影响 |
5.3.1.1 静态屈服性能 |
5.3.1.2 动态屈服性能 |
5.3.1.3 触变性 |
5.3.1.4 结构变形 |
5.3.2 膨润土对硫铝酸盐水泥基3D打印材料性能的影响 |
5.3.2.1 剪切应力 |
5.3.2.2 动态屈服性能 |
5.3.2.3 触变性-回滞环 |
5.3.2.4 触变性-触变参数 |
5.3.2.5 触变性与流变参数的相关性 |
5.3.2.6 蠕变-静态屈服应力 |
5.3.2.7 结构变形及其与流变参数的相关性 |
5.3.2.8 抗压强度和孔隙率 |
5.3.3 造纸污泥对硫铝酸盐水泥基3D打印材料性能的影响 |
5.3.3.1 粘弹性 |
5.3.3.2 静态屈服应力 |
5.3.3.3 触变性 |
5.3.3.4 结构变形及其相关性 |
5.3.3.5 抗压强度和孔隙率 |
本章小结 |
第六章 纤维增强硫铝酸盐水泥基3D打印材料流变及力学性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验内容 |
6.2.1 制备流程 |
6.2.2 测试方法 |
6.2.2.1 流变测试 |
6.2.2.2 SEM和CT分析 |
6.2.2.3 力学性能 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 粘弹性 |
6.3.1.1 应力扫描试验 |
6.3.1.2 频率扫描 |
6.3.2 动态屈服性能 |
6.3.3 触变性 |
6.3.4 静态屈服性能 |
6.3.5 结构变形 |
6.3.6 力学性能 |
本章小节 |
第七章 3D打印挤出系统中浆体流动仿真模拟 |
7.1 引言 |
7.2 数学模型及边界方程 |
7.2.1 流动模型的选择 |
7.2.2 边界方程 |
7.2.3 浆体流变参数及边界条件 |
7.2.4 挤出装置几何模型 |
7.2.5 网格划分 |
7.3 气泵挤出 |
7.4 螺杆挤出 |
本章小结 |
第八章 硫铝酸盐水泥基3D打印材料耐久性能研究 |
8.1 前言 |
8.2 实验内容 |
8.2.1 制备流程 |
8.2.2 测试方法 |
8.2.2.1 快速氯离子扩散系数(RCM) |
8.2.2.2 电通量 |
8.2.2.3 冻融循环 |
8.2.2.4 线性收缩率 |
8.3 结果与讨论 |
8.3.1 抗冻性 |
8.3.2 氯离子扩散系数 |
8.3.3 电通量 |
8.3.4 线性收缩 |
本章小结 |
第九章 结论与展望 |
9.1 结论 |
9.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(6)聚醚砜及其连续玄武岩纤维增强复合材料3D打印实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 3D打印技术研究现状 |
1.2.1 3D打印技术分类 |
1.2.2 3D打印技术在高分子聚合物中的研究现状 |
1.2.2.1 国内研究现状 |
1.2.2.2 国外研究现状 |
1.2.3 3D打印技术在复合材料中的研究现状 |
1.2.3.1 国内研究现状 |
1.2.3.2 国外研究现状 |
1.3 FDM3D打印技术对材料性能要求 |
1.4 聚醚砜材料简介 |
1.4.1 聚醚砜性能 |
1.4.2 聚醚砜应用 |
1.5 课题来源及研究内容 |
1.5.1 课题来源 |
1.5.2 研究内容与意义 |
第2章 聚醚砜3D打印丝材制备及打印装置搭建 |
2.1 引言 |
2.2 实验仪器 |
2.3 PES颗粒原料热性能测试 |
2.3.1 实验材料 |
2.3.2 实验方案 |
2.3.3 实验结果及分析 |
2.4 PES 3D打印丝材制备 |
2.4.1 PES 3D打印丝材制备流程 |
2.4.2 PES 3D打印丝材制备工艺 |
2.5 PES丝材成型质量性能测试 |
2.5.1 PES丝材尺寸精度检测 |
2.5.1.1 尺寸精度测试方案 |
2.5.1.2 实验结果及分析 |
2.5.2 PES丝材拉伸强度测试 |
2.5.2.1 拉伸强度测试方案 |
2.5.2.2 实验结果及分析 |
2.5.3 PES丝材吸水性测试 |
2.5.3.1 吸水性测试方案 |
2.5.3.2 实验结果及分析 |
2.6 PES 3D打印装置搭建 |
2.6.1 PES 3D打印系统组成 |
2.6.2 PES 3D打印系统成型精度测试 |
2.6.2.1 实验方案 |
2.6.2.2 实验结果及分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 聚醚砜3D打印工艺参数优化研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料与仪器 |
3.3 打印温度对PES样件拉伸强度的影响 |
3.3.1 FDM丝束粘结机理分析 |
3.3.2 实验方案 |
3.3.3 实验结果分析 |
3.4 PES 3D打印制件力学性能工艺参数优化 |
3.4.1 正交试验设计方法 |
3.4.2 工艺参数选择与分析 |
3.4.3 基于正交试验设计的工艺参数优化 |
3.4.3.1 正交试验方案设计 |
3.4.3.2 正交试验结果分析 |
3.5 PES 3D打印工艺参数应用 |
3.5.1 实验方案 |
3.5.2 成型制件 |
3.6 本章小结 |
第4章 连续玄武岩纤维增强聚醚砜复合材料3D打印研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料与仪器 |
4.3 连续玄武岩纤维3D打印原理及装置搭建 |
4.4 3D打印玄武岩纤维增强PES复合材料力学性能研究 |
4.4.1 实验方案 |
4.4.2 实验结果分析 |
4.4.2.1 拉伸性能 |
4.4.2.2 弯曲性能 |
4.5 纤维增强复合材料强度影响因素分析 |
4.5.1 纤维增强机理分析 |
4.5.2 纤维与树脂界面粘结机理及影响因素分析 |
4.6 偶联剂改性玄武岩纤维增强PES复合材料3D打印研究 |
4.6.1 硅烷偶联剂与玄武岩纤维作用机理分析 |
4.6.2 实验方案 |
4.6.3 实验结果分析 |
4.7 超声增强玄武岩纤维PES复合材料研究 |
4.7.1 实验方案 |
4.7.2 实验结果分析 |
4.8 3D打印玄武岩纤维增强PES复合材料摩擦磨损性能研究 |
4.8.1 实验方案 |
4.8.2 实验结果分析 |
4.9 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
研究生期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(7)3D打印连续碳纤维丝材制备工艺及性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 3D打印在船舶领域的研究及应用现状 |
1.2.2 碳纤维及研究应用现状 |
1.2.3 连续纤维复合材料3D打印技术国内外研究现状 |
1.2.4 复合材料界面理论 |
1.3 主要研究任务 |
2 连续碳纤维预处理与上浆工艺和预浸丝的制备工艺研究 |
2.1 实验材料与仪器 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 连续碳纤维预处理与上浆工艺研究 |
2.2.1 连续碳纤维退浆方案及对比 |
2.2.2 连续碳纤维退浆效果表征 |
2.2.3 连续碳纤维上浆工艺原理 |
2.3 连续碳纤维预浸丝制备工艺研究 |
2.3.1 连续碳纤维自动化上浆工作台设计 |
2.3.2 连续碳纤维预浸丝上浆效果表征与分析 |
2.3.3 两种上浆量测定方案及对比 |
2.3.4 预浸丝上浆量测定结果与分析 |
2.4 本章小结 |
3 预浸丝上浆量对其3D打印复合材料界面和机械性能的影响 |
3.1 熔融沉积型3D打印原理与连续纤维共挤出3D打印原理 |
3.1.1 熔融沉积型3D打印原理 |
3.1.2 连续纤维共挤出3D打印原理 |
3.2 3D打印连续碳纤维预浸丝复合材料机械性能测试标准件的制备 |
3.2.1 实验材料及仪器设备 |
3.2.2 实验材料的分析 |
3.2.3 实验方案设计 |
3.2.4 模型的设计 |
3.2.5 模型的制备 |
3.3 3D打印连续碳纤维预浸丝复合材料机械性能测试与分析 |
3.3.1 纤维增强树脂基复合材料机械性能测试标准 |
3.3.2 3D打印连续碳纤维预浸丝复合材料机械性能测试结果与分析 |
3.4 本章小结 |
4 3D打印工艺参数对预浸丝复合材料界面和机械性能的影响 |
4.1 FDM型3D打印工艺参数对连续碳纤维预浸丝复合材料的影响分析 |
4.2 实验材料及仪器设备 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验仪器 |
4.3 不同成型参数连续碳纤维预浸丝复合材料标准件制备 |
4.3.1 实验材料分析 |
4.3.2 实验方案设计 |
4.3.3 模型改进与绘制 |
4.3.4 模型制备 |
4.4 不同成型参数连续碳纤维预浸丝复合材料机械性能测试与分析 |
4.4.1 3D打印温度对连续碳纤维预浸丝复合材料机械性能的影响 |
4.4.2 3D打印层厚对连续碳纤维预浸丝复合材料机械性能的影响 |
4.4.3 沉积线间距对连续碳纤维预浸丝复合材料机械性能的影响 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(8)高性能紫外光固化树脂的制备与性能研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 紫外光固化技术的基本概况 |
1.1.1 紫外光固化技术的原理 |
1.1.2 紫外光固化树脂发展概况 |
1.2 选题背景与研究意义 |
1.2.1 选题背景与研究意义 |
1.2.2 创新之处 |
1.3 本课题的研究内容 |
第二章 3D打印用长波紫外光固化新材料的制备与性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验仪器 |
2.2.3 实验步骤 |
2.2.4 性能测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 阳离子光引发剂的选择对光固化的影响 |
2.3.2 自由基光引发剂261用量对光固化的影响 |
2.3.3 自由基引发剂种类对光固化的影响 |
2.3.4 引发剂用量对光固化的影响 |
2.3.5 与国内外光固化树脂对比 |
2.4 本章小结 |
第三章 混杂型紫外光固化树脂的配方优化 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验仪器 |
3.2.3 实验步骤 |
3.2.4 性能测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 自由基体系 |
3.3.2 阳离子体系 |
3.3.3 混杂体系 |
3.4 本章小结 |
第四章 超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验仪器 |
4.2.3 实验步骤 |
4.2.4 性能测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 三步法 |
4.3.2 两步法 |
4.4 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 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者及导师简介 |
附件 |
(9)3D打印用抗菌ABS线材及高韧PLA线材制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 3D打印 |
1.2 熔融沉积成型 |
1.3 熔融沉积成型材料 |
1.3.1 熔融沉积成型工艺对材料的要求 |
1.3.2 ABS的性能和应用 |
1.3.3 PLA的性能和应用 |
1.4 复合材料 |
1.5 本论文的研究意义、目的及内容 |
第二章 3D打印材料挤出成形用塑料线材标准 |
2.1 前言 |
2.2 3D打印材料挤出成形用塑料线材性能要求 |
2.2.1 表观性能 |
2.2.2 流动性能 |
2.2.3 力学性能 |
2.2.4 其他性能 |
2.3 3D打印材料挤出成形用塑料线材标准 |
第三章 3D打印用新型抗菌可降解ABS材料的制备与性能研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验所用药品及仪器 |
3.2.1 实验药品 |
3.2.2 实验仪器 |
3.3 实验部分 |
3.3.1 材料的制备 |
3.3.2 季铵盐QDED的测试与表征方法 |
3.3.3 复合材料ABS/QDED的测试与表征方法 |
3.3.4 复合材料ABS/QDED/PLA的测试与表征方法 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 季铵盐QDED的表征与分析 |
3.4.2 复合材料ABS/QDED的表征与分析 |
3.4.3 复合材料ABS/QDED/PLA的表征与分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 3D打印用高韧性PLA制备与性能研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验所用药品及仪器 |
4.2.1 实验药品 |
4.2.2 实验仪器 |
4.3 实验部分 |
4.3.1 实验流程图 |
4.3.2 复合材料PLA/PBS制备 |
4.3.3 复合材料PLA/PBAT制备 |
4.3.4 复合材料PLA/PBS的测试与表征方法 |
4.3.5 复合材料PLA/PBAT的测试与表征方法 |
4.4 结果与讨论 |
4.4.1 复合材料PLA/PBS的表征与分析 |
4.4.2 复合材料PLA/PBAT的表征与分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者及导师简介 |
附件 |
(10)基于喷墨3D打印的石墨烯复合材料的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 喷墨打印技术 |
1.1.1 喷墨打印技术简介 |
1.1.2 喷墨打印技术分类 |
1.1.3 喷墨打印技术机制 |
1.1.4 喷墨打印技术应用 |
1.2 3D打印技术 |
1.2.1 3D打印技术简介 |
1.2.2 3D打印技术分类 |
1.2.3 3D打印技术应用 |
1.3 喷墨3D打印技术 |
1.3.1 喷墨3D打印技术简介 |
1.3.2 喷墨3D打印技术分类 |
1.3.3 喷墨3D打印技术应用 |
1.4 石墨烯 |
1.4.1 石墨烯简介 |
1.4.2 石墨烯性质 |
1.4.3 石墨烯应用 |
1.4.4 喷墨打印石墨烯的研究现状 |
1.5 本文的选题依据、内容以及创新点 |
1.5.1 选题依据 |
1.5.2 选题内容 |
1.5.3 创新点 |
参考文献 |
第2章 喷墨3D打印氧化铝陶瓷的研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂及仪器 |
2.2.2 实验步骤 |
2.2.3 表征方法 |
2.3 实验结果与讨论 |
2.3.1 实验原材料的形貌结构及物理性质表征 |
2.3.2 粘结剂墨水的墨滴飞行实验 |
2.3.3 3D打印铺粉研究 |
2.3.4 3D打印陶瓷的形貌结构及物理性质表征 |
2.3.5 3D打印陶瓷的力学性能测试 |
2.4 喷墨3D打印高致密度陶瓷的机制研究 |
2.4.1 液相前驱体浸渗技术 |
2.4.2 致密度增强机制 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第3章 喷墨3D打印石墨烯/陶瓷电路板的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂及仪器 |
3.2.2 实验步骤 |
3.2.3 表征方法 |
3.3 实验结果和讨论 |
3.3.1 实验原材料的形貌结构及物理性质表征 |
3.3.2 氧化石墨烯墨水的理化性质表征 |
3.3.3 氧化石墨烯墨水的墨滴飞行试验 |
3.3.4 墨水-衬底浸润性研究 |
3.3.5 还原氧化石墨烯的微观结构表征 |
3.3.6 还原氧化石墨烯的电学性能测试 |
3.4 石墨烯/陶瓷电路板的成型机制研究 |
3.4.1 粘附原理 |
3.4.2 原理分析 |
3.4.3 粘附性研究 |
3.4.4 电路实物图 |
3.4.5 打印图案精度的优化 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第4章 氧化石墨烯复合水凝胶的制备及喷墨打印研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂及仪器 |
4.2.2 实验步骤 |
4.2.3 表征方法 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 实验原材料的形貌结构及物理性质表征 |
4.3.2 复合水凝胶的形貌结构及物理性质表征 |
4.3.3 复合水凝胶的力学性能表征 |
4.3.4 复合水凝胶电容式压力传感器研究 |
4.3.5 交联剂墨水的墨滴飞行实验 |
4.3.6 复合水凝胶的图案化打印以及形变研究 |
4.4 喷墨打印水凝胶形变的机理研究 |
4.4.1 模型建立 |
4.4.2 溶胀驱动力研究 |
4.5 本章小结 |
参考文献 |
第5章 总结与展望 |
5.1 研究总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
在读期间取得的研究成果 |
四、万能打印机程度的分析与设计(论文参考文献)
- [1]3D打印用碳纤维复合材料的研制与应用[D]. 王晨蕾. 机械科学研究总院, 2021(01)
- [2]弹性体增强形状记忆聚乳酸复合材料4D打印及性能研究[D]. 王培培. 吉林大学, 2021(01)
- [3]3D打印连续纤维增强格栅结构及其力学和形状记忆性能研究[D]. 董科. 江南大学, 2021(01)
- [4]基于FDM的生物质复合材料制备及性能表征[D]. 郝飒. 中南林业科技大学, 2021
- [5]硫铝酸盐水泥基3D打印材料的组成、结构与性能研究[D]. 陈明旭. 济南大学, 2021
- [6]聚醚砜及其连续玄武岩纤维增强复合材料3D打印实验研究[D]. 林国强. 吉林大学, 2021
- [7]3D打印连续碳纤维丝材制备工艺及性能分析[D]. 李慧斌. 大连理工大学, 2021(01)
- [8]高性能紫外光固化树脂的制备与性能研究[D]. 朱宝. 北京石油化工学院, 2020(06)
- [9]3D打印用抗菌ABS线材及高韧PLA线材制备与性能研究[D]. 王森. 北京化工大学, 2020(02)
- [10]基于喷墨3D打印的石墨烯复合材料的研究[D]. 黄哲观. 中国科学技术大学, 2020(01)