特種工程塑料3D打印應(yīng)用研究有哪些進展？

由于特種工程塑料3D打印起步較晚，因而國內(nèi)外相關(guān)研究也不多，主要是集中在自制打印機的基礎(chǔ)上，對PEEK等打印工藝參數(shù)的探討。

Schｍidt Ｍ等做PEEK的3D打印成型比較早，文章中采取的是激光燒結(jié)的方式，將處理好的PEEK粉末經(jīng)過激光高溫照射迅速燒結(jié)成型，且探討了輸入功率能量與成型質(zhì)量間的關(guān)系。

Vaezi Ｍ等對顆粒熔融式和熔融沉積式打印機做了對比，發(fā)現(xiàn)顆粒熔融式的出絲過于不穩(wěn)定，最后采取了后者熔融沉積的打印方式，并著重分析了打印件的孔隙率、結(jié)晶、牌號對力學(xué)性能的影響。

Wu W等利用自制的3D打印機分析了打印層厚度和打印角度對PEEK材料的拉伸、彎曲和壓縮強度的影響，發(fā)現(xiàn)PEEK材料力學(xué)強度與打印層和打印角呈一定的非線性關(guān)系，其中力學(xué)強度在打印層厚度為300pｍ時最高，在打印角度為0°/90°時最高。同時還對打印件的翹曲率做了數(shù)值模擬，提出了最佳的成型溫度區(qū)間。

Xiaoyong S等探討了底板溫度和環(huán)境溫度對打印制品力學(xué)性能的影響，并與PLA打印件做對比，發(fā)現(xiàn)溫度的提升有利于力學(xué)性能提高。

Yang C等主要實驗研究了熱處理工藝對PEEK3D打印的性能影響，運用溫度控制系統(tǒng)模擬熱處理過程，發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度提升至200°C時，打印件的結(jié)晶度提升至31％，有效的熱處理控制可以使結(jié)晶度最高達到38％，這是提高力學(xué)性能的重要參數(shù)。

VALENTAN B等主要是做了關(guān)于PEEK打印的前處理測試，包括噴嘴加熱循環(huán)次數(shù)、耗材型號和尺寸等對打印件的影響，發(fā)現(xiàn)了噴嘴堵頭的現(xiàn)象，并提出最佳的耗材直徑。

趙峰等利用FDＭ成型設(shè)備展開了以PEEK為對象的FDＭ工藝實驗研究，改進成型設(shè)備的噴頭溫度達到380°C，并在空間內(nèi)增加加熱和保溫裝置。對包括噴嘴溫度TN、底板溫度TP及成形室溫度TE在內(nèi)的控制參數(shù)進行正交試驗，發(fā)現(xiàn)PEEK的平均拉伸強度在45-70ＭPa之間，高溫打印條件下的拉伸強度明顯更高。

張玨等基于有限元討論了噴頭溫度T1、成型室溫度T2和打印速度v這3個打印條件對樣件溫度場和應(yīng)力耦合場的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明，T2和v是主要影響因素，在保證3D打印順利進行的前提下，提高成形室溫度、加快打印速度可以使樣件的溫度場分布均勻、粘結(jié)質(zhì)量提高、溫度梯度和冷卻速率減??；實驗結(jié)果表明樣件總體翹曲變形量隨成形室溫度的提高、分層厚度的減小而降低，隨噴頭溫度、打印速度的提高先減小后增大。

趙帝等基于有限元討論了打印PEEK人工骨的各流場分析，從模擬角度分析了噴嘴溫度和打印速度對熔體速度場和壓力場的影響，發(fā)現(xiàn)速度對熔體影響較大。力學(xué)性能實驗表明打印角度和分層厚度是打印過程中重要參數(shù)，應(yīng)嚴格控制。

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