基于粒料3D打印的导电高分子材料的制备与成型研究

发布时间：2025-06-19 04:37

　　3D打印技术在三十多年的发展时间里衍生出多种不同的成型工艺,其中,熔融沉积成型工艺(FDM)就以其独特的优势而成为应用最为广泛的3D打印成型工艺之一。但是,对材料形状以及硬度的特殊要求限制了它的进一步推广。因此,多种基于熔融沉积成型原理的粒料3D打印设备应运而生。粒料3D打印能够适用更多种类的材料需求,其中,导电高分子材料的普及推广最有代表意义。导电高分子材料可分为结构型以及复合型,通常是在纯的高分子材料中加入一种或多种导电填料,通过某种加工方式而制备出一种满足特定导电需求的新型复合材料,其在电子电路、电磁屏蔽等领域都得到了广泛使用。本课题以现有新型粒料3D打印机为基础,对MWCNTs/TPU导电高分子材料的制备与成型做了相应的研究,不仅拓宽了3D打印技术的材料选择范围,还验证了将其应用于实际的可行性。具体工作内容如下:(1)合作研发新型粒料3D打印设备并进行结构优化。分析传统丝料FDM打印机的缺点,针对其材料普适性低的问题,合作研发了一台新型粒料3D打印设备;分析现有设备中的结构不足,设计并制作了两种不同形式的支撑块,改善了两台电机的悬臂问题,提高了设备工作时的稳定性。(2)制备MWC...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1熔融沉积成型技术成型原理简图

目前,熔融沉积成型技术被广泛应用于模具制作、产品开发、医疗器械、教学办公等领域,它也代表着3D打印技术在未来一个不可或缺的发展方向,因此国内外众多学者也将其作为一个重要的研究领域,并从成型设备、成型材料、工艺参数、数值模拟等不同方面对该技术做了不同深度的研究[25-28]。尽管如....

图1-2光固化成型技术成型原理简图

光固化成型技术由于是直接使用激光对液态光敏树脂进行固化,因此制得产品的尺寸精度非常高,而且可以一次成型内部结构复杂的构件,无需支撑,通常用于镂空结构以及微小复杂结构的打印成型[33];同时,该技术相较于FDM成型还有效的避免了喷嘴堵塞的问题,提高了成型过程的稳定性与可靠性[34]....

图1-3选择性激光烧结技术成型原理简图

选择性激光烧结技术的成型过程与光固化成型技术类似,其不同点在于SLS的成型光源为红外激光器,打印材料为各种固态粉末。其工作设备主要由激光器、振镜、工作台、平整辊轮、供粉缸以及工作缸组成,工作原理可简单描述为:辊轮将供粉缸中的粉料推至工作缸中并铺平,根据切片模型中的设置,计算机控制....

图1-4粒料微型螺杆挤压堆积喷头机构总装图

2006年,上海交通大学的王天明[41]等人基于传统熔融沉积成型技术的工艺特点,针对已有喷嘴结构的不足,提出并设计了一种能够成型颗粒体材料的新型进料机构,如图1-4所示。这也是第一次将螺杆挤出机与3D打印技术相结合,降低了FDM成型技术的材料限制,同时对喷嘴结构做了进一步改进,改....

本文编号：4050868