由于特種工程塑料3D打印起步較晚,因而國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究也不多,主要是集中在自制打印機(jī)的基礎(chǔ)上,對(duì)PEEK等打印工藝參數(shù)的探討。
Schmidt M等做PEEK的3D打印成型比較早,文章中采取的是激光燒結(jié)的方式,將處理好的PEEK粉末經(jīng)過(guò)激光高溫照射迅速燒結(jié)成型,且探討了輸入功率能量與成型質(zhì)量間的關(guān)系。
Vaezi M等對(duì)顆粒熔融式和熔融沉積式打印機(jī)做了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)顆粒熔融式的出絲過(guò)于不穩(wěn)定,最后采取了后者熔融沉積的打印方式,并著重分析了打印件的孔隙率、結(jié)晶、牌號(hào)對(duì)力學(xué)性能的影響。
Wu W等利用自制的3D打印機(jī)分析了打印層厚度和打印角度對(duì)PEEK材料的拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)度的影響,發(fā)現(xiàn)PEEK材料力學(xué)強(qiáng)度與打印層和打印角呈一定的非線性關(guān)系,其中力學(xué)強(qiáng)度在打印層厚度為300pm時(shí)最高,在打印角度為0°/90°時(shí)最高。同時(shí)還對(duì)打印件的翹曲率做了數(shù)值模擬,提出了最佳的成型溫度區(qū)間。
Xiaoyong S等探討了底板溫度和環(huán)境溫度對(duì)打印制品力學(xué)性能的影響,并與PLA打印件做對(duì)比,發(fā)現(xiàn)溫度的提升有利于力學(xué)性能提高。
Yang C等主要實(shí)驗(yàn)研究了熱處理工藝對(duì)PEEK3D打印的性能影響,運(yùn)用溫度控制系統(tǒng)模擬熱處理過(guò)程,發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度提升至200°C時(shí),打印件的結(jié)晶度提升至31%,有效的熱處理控制可以使結(jié)晶度最高達(dá)到38%,這是提高力學(xué)性能的重要參數(shù)。
VALENTAN B等主要是做了關(guān)于PEEK打印的前處理測(cè)試,包括噴嘴加熱循環(huán)次數(shù)、耗材型號(hào)和尺寸等對(duì)打印件的影響,發(fā)現(xiàn)了噴嘴堵頭的現(xiàn)象,并提出最佳的耗材直徑。
趙峰等利用FDM成型設(shè)備展開(kāi)了以PEEK為對(duì)象的FDM工藝實(shí)驗(yàn)研究,改進(jìn)成型設(shè)備的噴頭溫度達(dá)到380°C,并在空間內(nèi)增加加熱和保溫裝置。對(duì)包括噴嘴溫度TN、底板溫度TP及成形室溫度TE在內(nèi)的控制參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)PEEK的平均拉伸強(qiáng)度在45-70MPa之間,高溫打印條件下的拉伸強(qiáng)度明顯更高。
張玨等基于有限元討論了噴頭溫度T1、成型室溫度T2和打印速度v這3個(gè)打印條件對(duì)樣件溫度場(chǎng)和應(yīng)力耦合場(chǎng)的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明,T2和v是主要影響因素,在保證3D打印順利進(jìn)行的前提下,提高成形室溫度、加快打印速度可以使樣件的溫度場(chǎng)分布均勻、粘結(jié)質(zhì)量提高、溫度梯度和冷卻速率減??;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明樣件總體翹曲變形量隨成形室溫度的提高、分層厚度的減小而降低,隨噴頭溫度、打印速度的提高先減小后增大。
趙帝等基于有限元討論了打印PEEK人工骨的各流場(chǎng)分析,從模擬角度分析了噴嘴溫度和打印速度對(duì)熔體速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的影響,發(fā)現(xiàn)速度對(duì)熔體影響較大。力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)表明打印角度和分層厚度是打印過(guò)程中重要參數(shù),應(yīng)嚴(yán)格控制。
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