撞針式微液滴塑料增材成型技術(shù)研究.pdf

1、3D打印技術(shù)近年來備受國內(nèi)外重視，相應(yīng)的加工技術(shù)層出不窮，主要研究思想是基于離散-積分的增材制造加工技術(shù)。加工材料種類增多，使得增材制造加工技術(shù)適應(yīng)性更強(qiáng)，在各個(gè)行業(yè)均有應(yīng)用。但真正的進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還需很長的時(shí)間周期，盡管加工材料日益增加，但是其強(qiáng)度和產(chǎn)業(yè)化很難滿足使用要求。本文提出的撞針式微液滴增材制造技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于低成本、原材料利用率較高、加工設(shè)備易操作等，目前針對(duì)黏度較高的聚合物進(jìn)行噴射加工難度系數(shù)很大，尤其是以塑料樹脂為加工原

2、材料的3D打印技術(shù)還需進(jìn)一步研究和發(fā)展，所以本文對(duì)高聚物微液滴噴射增材制造技術(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。
　　1.采用撞針式噴射技術(shù)對(duì)高聚物熔體進(jìn)行噴射成型，并對(duì)高聚物熔融液滴噴射過程進(jìn)行了細(xì)致的理論分析，重點(diǎn)在于熔體噴射模型建立，推導(dǎo)出高聚物熔體滿足噴射條件的最小噴射速度，總結(jié)了液滴噴射的初始條件。
　　2.利用鍵合圖建模理論研究了噴嘴內(nèi)部高聚物熔體的狀態(tài)以及高聚物熔體噴射過程，獲得了影響微液滴噴射速度、單個(gè)液滴體積和液滴固化后的形

3、態(tài)的主要參數(shù)有:噴嘴結(jié)構(gòu)、微孔直徑、熔體壓力、驅(qū)動(dòng)脈沖頻率及脈寬等。并利用無網(wǎng)格數(shù)值模擬軟件獲得了微孔噴嘴噴射高溫熔體的全過程。由模擬結(jié)果可知，在熔體束噴射的全過程中，撞針的作用突出，且噴嘴直徑越小，噴射速度越大，單個(gè)液滴體積越小。
　　3.在撞針式微液滴噴射技術(shù)的理論基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，研究了微液滴噴射過程中撞針的位移特性和速度特性，完成了電，液驅(qū)動(dòng)撞針式液滴噴射成型系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)。并為微液滴噴射成型機(jī)理研究和加工工

4、藝研究提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　4.利用自行搭建的微液滴噴射裝置，進(jìn)行了系統(tǒng)的微液滴噴射實(shí)驗(yàn)和三維實(shí)體成型實(shí)驗(yàn)，研究了熔體壓力、驅(qū)動(dòng)脈沖頻率及脈寬等對(duì)單個(gè)液滴平均體積和固化后的形態(tài)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明熔體壓力對(duì)單個(gè)液滴體積的影響較大，二者的數(shù)學(xué)關(guān)系大致成正比例關(guān)系;單個(gè)液滴體積隨著驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬增大而增大，脈沖頻率主要影響液滴固化后的形態(tài)，比如液滴與基板的夾角，液滴的高度以及液滴的最大直徑等。驅(qū)動(dòng)脈沖頻率越大，液滴固化后與基板的夾角越小