陶瓷熔融沉积成形工艺的研究

摘要

熔融沉积成形工艺因其设备搭建、维护成本低廉、广泛的适用性以及巨大的发展潜力受到了相关领域学者的关注。该工艺所具有得较高性价比使其成为发展最为迅速的3D打印工艺之一。但是熔融沉积成形所用喂料陶瓷固相含量低，往往导致烧结体强度低。鉴于上述陶瓷熔融沉积成形工艺存在的问题，本文针对目前挤出装置的缺陷设计了基于小型变截面螺杆的挤出喷头。通过具有高剪切力的螺杆挤出高固相含量、高粘度的陶瓷喂料最终制得高密度实体。此外，为了提高制件的精度和强度，还需要对沉积成形工艺进行较为系统的研究。基于上述思路，全文的主要研究工作如下：
　　首先，设计基于小型变截面螺杆的挤出喷头。通过计算确定了螺杆的主要参数，最终完成了小型变截面螺杆设计。该喷头有效提高了成形速度和挤出压力，能够挤出高固相含量高粘度的陶瓷喂料，制备更加致密的坯体。
　　其次，对设计的挤出喷头进行挤出连续性以及均匀性的研究。研究表明，该挤出喷头能够连续稳定并且均匀的挤出丝料。在此基础上，测量不同温度下通过不同直径喷嘴挤出丝料的直径，用以进一步优化成形工艺参数。
　　最后，对陶瓷FDM三维实体成形工艺进行了研究。实施了一维成形、二维成形实验，以确定适用于本陶瓷喂料体系的FDM成形工艺参数（喷嘴温度、层高、扫描速度等）。最后，利用优化的成形工艺参数试制了陶瓷坯体。

目录

声明

1 绪论

1.1 3D打印技术

1 . 2 陶瓷3D打印技术

1.3 研究意义及研究内容

2 陶瓷熔融沉积成形挤出喷头的设计与调试

2.1 前言

2.2 挤出喷头的设计

2.3 本章小结

3 FDM打印机喷头挤出性能的研究

3.1 引言

3.2 实验原料、设备与喂料制备

3.3 挤出连续性能的研究

3.4 挤出均匀性的实验结果和分析

4 陶瓷熔融沉积成形工艺的研究

4.1 一维成形能力的研究

4.2 二维成形能力的研究

4.3 三维实体的试制

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录Ⅰ攻读硕士学位期间发表的专利