柔性化3D打印擠出過(guò)程的工藝

因?yàn)榭紤]后期的柔性化3D打印，本次實(shí)驗(yàn)采用的TPU型號(hào)是巴斯夫TPU 1185A，密度1.19g/cｍ3，硬度為邵氏87A（45Ｍpa，600％）。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用的是東莞市松湖塑料機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的Φ25-3D打印耗材實(shí)驗(yàn)機(jī)，該機(jī)主要由單螺桿擠出機(jī)、機(jī)頭、冷卻水槽、激光測(cè)徑儀、牽引機(jī)、收卷機(jī)和控制系統(tǒng)組成。

由于試驗(yàn)機(jī)冷卻水槽段相對(duì)較短，因此冷卻水需要不斷循環(huán)散熱，并提供適合的冷卻階段溫度，避免TPU驟冷產(chǎn)生收縮、硬化等情況。收卷機(jī)是起到收卷的作用，在沒(méi)有擠出穩(wěn)定前，不需要開(kāi)啟，且收卷速度需要協(xié)同牽引速度調(diào)控。在每次試驗(yàn)開(kāi)始前，需要對(duì)擠出機(jī)進(jìn)行半小時(shí)左右的預(yù)熱時(shí)間，主要是保證擠出段的受熱均句，有利于試驗(yàn)開(kāi)展。

試驗(yàn)過(guò)程中，首先將TPU原料在真空干燥箱內(nèi)85°C干燥12h，充分去除殘留的水分。將擠出機(jī)機(jī)筒及口模同時(shí)加熱到預(yù)定溫度，將烘干的TPU原料倒入3D打印耗材實(shí)驗(yàn)機(jī)料斗中。物料在機(jī)筒中到達(dá)塑化溫度后融化，經(jīng)螺桿輸送至口模，待熔體離開(kāi)口模后，在牽引機(jī)的牽引下經(jīng)過(guò)冷卻水槽進(jìn)行冷卻定型。冷卻定型后的耗材尺寸由激光測(cè)徑儀測(cè)得，經(jīng)過(guò)手工調(diào)節(jié)溫度和轉(zhuǎn)速來(lái)控制在誤差范圍內(nèi)。穩(wěn)定后的耗材由收卷機(jī)收集，用作3D打印的材料。本次擠出耗材尺寸參考一般的1.75±0.02ｍｍ試驗(yàn)參數(shù)值，初始階段調(diào)試各參數(shù)直至達(dá)到穩(wěn)定擠出狀態(tài)。

試驗(yàn)中固定其他參數(shù)不變，改變某一參數(shù)，手動(dòng)調(diào)整至設(shè)定的尺寸精度。由擠出工藝可得，影響耗材擠出成型的可控工藝參數(shù)包括：螺桿轉(zhuǎn)速、擠出機(jī)溫度、機(jī)頭溫度、牽引速度、收卷速度。TPU擠出成型中溫度、壓力和速度的調(diào)控直接影響到制品的質(zhì)量。溫度過(guò)高或者過(guò)低會(huì)影響分子取向和結(jié)晶，是制品發(fā)生內(nèi)應(yīng)力、表面質(zhì)量下降等；壓力直接影響熔體狀態(tài)，增加成型難度；牽引速度和收卷速度也會(huì)影響制品的尺寸誤差。

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