先驱体陶瓷材料3D打印机螺杆挤出装置的设计与优化

论文摘要

针对陶瓷材料硬脆性带来的难以切削加工技术瓶颈,开发了一种可用于3D打印先驱体陶瓷材料的工艺——热固沉积成型工艺（thermo-setting modeling,TSM）,基于此工艺,设计并优化了先驱体陶瓷材料3D打印机螺杆挤出装置.首先,确定了先驱体陶瓷材料配比并进行材料性质测试,提出热固沉积成型工艺.其次,设计了先驱体陶瓷材料螺杆挤出装置并进行初步打印实验.再次,通过ANSYS Fluent仿真分析螺杆挤出装置在打印过程中内部流场的变化情况并为优化设计提供依据.最后,对螺杆挤出装置进行优化设计,为了得到更高的打印精度,将原有的0. 6 mm喷头直径缩小至0. 5 mm;仿真分析发现,将螺杆转速由40 r/min提高至60 r/min,螺杆外径与机筒内壁的间隙由0. 50 mm缩小至为0. 25 mm,可使打印效率提高49. 1%,并通过打印实验进行验证.结果表明,该螺杆挤出装置能够满足3D打印精度和效率要求并能打印出形状复杂的先驱体陶瓷零件,为陶瓷材料零件的成型加工提供了一种途径和方法.

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文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李耀刚,叶晓濛,纪宏超,张雪静,郑镭

关键词: 打印,先驱体陶瓷材料,热固沉积成型工艺,螺杆挤出装置,设计优化

来源: 北京工业大学学报 2019年12期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 无机化工,计算机硬件技术

单位: 华北理工大学机械工程学院,北京科技大学国家材料服役安全科学中心,河北农业大学机电工程学院

基金: 河北省自然科学基金资助项目(E2017209059),唐山市机械动力学基础创新团队(18130216A)

分类号: TP334.8;TQ174.1

页码: 1173-1180

总页数: 8

文件大小: 6935K

下载量: 325

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