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    8

    3  PLA线材的物性分析 9

    3.1  PLA线材的拉伸力学性能 9

    3.2  PLA线材的热学性能 10

    3.3  PLA线材的光谱分析 11

    3.3.1  红外光谱分析 11

    3.3.2  拉曼光谱分析 12

    3.3.3  红外光谱和拉曼光谱分析对比 12

    3.4  本章小结 13

    4  熔融沉积成型法打印螺母实体模型 14

    4.1  三维模型设计 14

    4.2  三维打印前的数据处理 15

     4.3  三维打印过程中的参数控制与打印出的模型 16

    4.4  本章小结 17

    5  三维打印参数对打印模型力学性能的影响 18

    5.1 打印平台温度对打印模型力学性能的影响 19

    5.2 打印喷嘴温度对打印模型力学性能的影响 19

    5.3 本章小结 20

    结  论 21

    致  谢 22

    参考文献23

    1  引言

    三维打印技术是制造业领域正在飞速发展的一项新兴技术,被称为“具有工业革命意义的制造技术”[1]。三维打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。

    1.1  三维打印简介

    三维打印,是根据所设计的三维模型,通过三维打印设备逐层增加材料来制造三维实体的技术。这种逐层堆积成形技术又被称作增材制造。三维打印进行生产时,先利用计算机软件辅助设计出零件的三维模型,再把模型分层切片并生成打印路径,然后把数据传输到成型设备,即三维打印机,将熔融成液态、粉末状、丝带状的固体材料逐层“打印”出零件。与传统机械加工制造方法的“减材制造”不同,三维打印是一个“增材制造”的过程。传统机械加工制造是在原材料的基础上,运用切割、磨削、腐蚀、熔融等方法去除多余部分来制造零件,而三维打印不必像铸造注塑一样事先制造模具、不必在制造过程中去除大量材料,也不必通过锻造等复杂的工艺就可以得到最终的产品[2-3]。因此,三维打印技术在实际生产上可以实现简化制造程序提高效率,降低成本、缩短产品的研制周期。这些优点也使得三维打印技术与传统制造技术形成互补,适用于新产品开发、模具设计制造、复杂零件制造及私人订制单件生产的小批量零件生产,也适用于产品外形设计检查和装配检验等功能测试[1]。

    1.1.1  三维打印叠加成型工艺分类

        由于三维打印叠加成型的形式有多种多样,因此产生了多种三维打印工艺,如常见的有激光固化光敏树脂成型(Stereo Lithography Apparatus,SLA)、选择性激光烧结成型(Selected Laser Sintering,SLS)、三维喷涂粘结成型(3 Dimension Printer,3DP)、熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)、喷墨成型(Ployjet)等[4-7]。

    1.1.2  熔融沉积成型(FDM)简介

    本文研究使用的熔融沉积成型(FDM)生产三维零件的方式是通过将塑料熔化并挤压成细丝带状,从计算机控制的喷头挤出,逐层打印出零件。熔融沉积成型(FDM)工艺的关键是保持半流动状态的成型材料刚好在熔点之上[4]。喷头在计算机分层数据控制下挤压出半流动状态的熔丝材料(丝材直径一般在1.5mm以上),支撑材料与生产材料交替打印,凝固形成轮廓形状的薄层。每层薄层厚度范围在0.025~0.762mm,一层叠一层最后打印出整个零件模型。在零件冷却后拆除支撑材料,得到所要的零件模型[4]。

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