聚醚醚酮3D打印設(shè)備與特種工程塑料3D打印設(shè)備

特種工程塑料3D打印設(shè)備設(shè)計及優(yōu)化，提出了雙腔室臺式打印機結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，包括打印頭、移動機構(gòu)、外框架、輔助機構(gòu)的設(shè)計和簡介。針對噴嘴出絲不流暢的問題進(jìn)行了有限元模擬，得出了影響因素最大的噴嘴直徑，并提出了改進(jìn)方案，具體如下：

1. 整個打印機從高溫性和保溫性來設(shè)計，雙腔室保護(hù)。設(shè)計了兩種打印頭結(jié)構(gòu)，一種用于工程塑料的遠(yuǎn)程進(jìn)料，一種用于柔性材料的近程進(jìn)料，區(qū)別在于喉管部分的保護(hù)。
   

2. 選用Corexy型移動機構(gòu)，避免電機和熱源直接接觸，同時采用耐高溫同步帶。外框架總體由8塊鈑金件（304不銹鋼）裝配而成，并保證足夠的密封性。輔助機構(gòu)主要包括環(huán)境加熱裝置，采用PTC加熱＋熱輻射燈結(jié)合的方式，保證打印腔室內(nèi)長時與短時的熱量。主控板選用ChiTuPro系列，溫度由獨立的溫度控制模塊控制。
   

3. 有限元分析了噴嘴出絲不暢問題，在不同打印條件比較下，加熱溫度（630/640/650K），進(jìn)絲速度（0.5/1/1.5ｍｍs-1），噴嘴直徑（0.3/0.4/0.5ｍｍ），發(fā)現(xiàn)噴嘴直徑對熔體阻力影響最大，其次是打印速度，最后是加熱溫度，提出了實驗條件下最佳0.4ｍｍ的噴嘴結(jié)構(gòu)。

設(shè)計好的聚醚醚酮3D打印設(shè)備需要進(jìn)行功能測試，用于驗證作為試驗機的可靠性。由于PEEK成型工藝受溫度變化明顯，而且加工條件苛刻，一旦不符合材料成型的工藝指標(biāo)就會出現(xiàn)翹曲、層間分離、結(jié)晶差等失效形式，因此成型工藝尤為重要。之前研究人員已經(jīng)從熱處理工藝和強度變化等方面對PEEK打印做了研究，也得出非常寶貴的工藝參數(shù)，但還沒有涉及到填充效果方面的研究。由于FDＭ成型的是絲料堆疊的過程，盡管設(shè)定的打印件填充率為1OO％，但實際卻不到，而填充效果影響著打印件表面質(zhì)量以及強度，因此有必要對填充效果進(jìn)行研究。

主要從PEEK的打印成型工藝入手，選取了填充率這個指標(biāo)作為打印質(zhì)量的體現(xiàn)，這一點在之前的研究過程中還沒有涉及到。在完成了打印試驗機的搭建后，我們進(jìn)行了打印工藝試驗，探索了打印層厚、擠出溫度和進(jìn)料速度對填充效果的影響，并用光學(xué)顯微鏡觀察了微觀狀態(tài)的絲料的排布和間隙產(chǎn)生的原因，最后確定了適合的打印參數(shù)范圍，為特種工程塑料3D打印機的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供參考。同時，在PEEK的3D打印過程中要注意加熱器的溫度，保證環(huán)境溫度是打印效果的重要參數(shù)。

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