3D打印技术在高导热复合材料中的应用研究

分析了3D打印技术在制备导热复合材料上的发展过程，介绍了不同种类的3D打印技术制备的高导热复合材料，包括碳纤维型、石墨烯型、碳纳米管型、氮化硼型、氮化铝型等，概述了不同类型的成型过程并归纳和总结了其导热性能。最后，对3D打印技术制备导热复合材料进行了总结与展望。     

熔融微分3D打印制造MWCNTs/PLA可导电功能性制品

3D打印技术发展已日趋成熟,其特殊的增材制造原理使得材料利用率极高,方便快捷的成型方法推动了3D技术的发展。但3D打印产品使用耗材单一、制品强度较弱、应用范围不广泛等缺点抑制了3D打印技术在传统塑料加工行业的应用。一种新型聚合物熔体微分3D打印设备,可使用碳纳米管(MWCNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料制造可导电3D打印产品。结果表明:该复合材料(10%MWCNTs)导电制品导电率可达到1.6 S/m,且该复合材料具有优异的可打印性能;使用聚合物熔体微分3D打印机以纸片为基材打印制造简易电路图,该电路图在纸基板上附着力强;使用熔体微分3D打印机制作防静电托盘制品,SEM图像表明,该托盘制品层与层之间结合紧密,成型精度以及刚度均可符合使用要求。通过实验对比,验证了该新型聚合物熔体微分3D打印机对MWCNTs/PLA复合材料制备可导电制品具有可行性,且可为3D打印电路板及防静电制品提供理论基础和技术指导。     

连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印工艺及性能研究

针对连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料3D打印成型工艺的技术难题,本文提出了浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型方案,实现了连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印成型,并研究浸渍温度对酚醛树脂接触角与表面张力,以及打印工艺对样件形貌和力学性能的影响规律。结果表明:当浸渍温度为40 ℃,预固化温度为180 ℃时,纤维-树脂界面结合效果最佳,原料具备成型条件;当打印间距为0.5 mm时,样件的弯曲强度及模量达到最大值,分别为660.00 MPa和57.99 GPa,层间剪切强度达到20.14 MPa。此连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料一体化制备工艺解决了3D打印热固性树脂原位成型难的问题,为制备具有复杂结构的连续纤维增强热固性树脂复合材料提供了参考。     

光固化3D打印高分子材料

快速成型(RP)技术是近几十年发展起来的一项新兴技术,3D打印就是其中一种非常有前途的,被誉为推动了第三次工业革命快速发展的快速成型技术。本文就3D打印之一的光固化3D打印进行简单介绍,对光固化3D打印材料的组分、特点进行较详细的阐述,并对光固化3D打印高分子材料未来予以展望。     

工业级熔体微分3D打印技术制作大型工业制品

桌面3D打印技术已得到社会认可,而针对工业级大型3D打印技术的研究很少。工业级熔体微分3D打印技术,采用螺杆塑化熔融方式,具有更大的成型尺寸;可加入颗粒状聚合物,拓宽3D打印耗材种类;使用3 mm大喷嘴,有效提高打印速度。该工业级熔体微分3D打印技术中各个打印参数(如层高、喷嘴直径等)设置对于制品成型及制品力学性能有着至关重要的影响。将不同基材的玻纤复合材料作为研究对象,运用自主搭建的工业级熔体微分3D打印实验平台,研究不同打印参数下制品成型效果。通过SEM电镜图、TGA热重分析仪、DSC差示扫描量热法、拉力测试仪对制品及原材料进行分析。文章验证了该新型工业级熔体微分3D打印机对玻纤复合材料制备大型3D打印制品的可行性,且可以为工业级大型3D打印技术的发展提供理论基础和技术指导。     

MWNTs/ABS导电3D打印复合耗材的制备与性能

通过双螺杆共混挤出制备不同含量的多壁碳纳米管(MWNTs)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)导电3D打印复合材料。研究了挤出加工次数和MWNTs含量对导电3D打印复合材料的导电性能的影响,分析了不同MWNTs添加量导电3D打印材料的力学行为。结果表明:随挤出加工次数的增加,MWNTs在ABS中的分散更加均匀;增加MWNTs含量不仅可以显著提高3D打印材料的导电性,而且也能提高复合材料的拉伸强度和显微硬度,但材料的韧性下降明显。控制最佳挤出条件,制成了具有防静电功能的导电3D打印复合材料,进行熔融沉积成型(FDM)打印测试效果良好。     

碳纳米管薄膜电加热固化复合材料研究

为了开发低成本、低能耗和高效率非热压罐复合材料固化成型技术,利用浮动催化化学气相沉积法制备了碳纳米管薄膜,并将其用于玻璃纤维增强树脂基复合材料的电加热固化,对碳纳米管薄膜进行结构和电热性能分析。结果表明,薄膜为微观多孔性材料,且具有优异的电热性能和稳定性。与传统烘箱加热固化方式相比,碳纳米管薄膜电加热固化技术可将能耗和成型时间分别降低83.7%和28.9%,较为节能高效。力学性能测试表明,该技术制备的复合材料具有与烘箱固化复合材料相似的固化度和拉伸力学性能。     

空天领域用3D打印纤维复合材料研究进展

3D打印技术是一种将材料、电气、机械、数控和计算机技术集成到一起的新型成型技术,具有材料利用率高、成本低、工艺简单易行等特点;纤维复合材料,是一种具有高比强度、比模量、可设计性强的材料。而3D打印纤维复合材料的制备,是3D打印制造领域与玻璃钢材料制备的交叉研究方向。本文介绍了3D打印工艺在纤维复合材料领域的优势、成型方法,阐述了3D打印在该领域的研究意义、技术难点,对国内外先进机构在航空航天领域的最新研究进展进行了综述分析,最后对该研究的未来发展方向进行了展望。     

微纳尺度3D打印纳米复合材料技术简析

介绍了微激光烧结成型技术(MSLS)、微滴喷射成型技术(MDJ)、双光子聚合光固化成型技术(TPP)、微立体光刻成型技术(MSLA)、薄材叠层实体制造成型技术(LOM)、丝材熔融沉积成型技术(FDM)的基本情况,对不同微纳米3D打印技术进行比较分析,分析了国内外微纳尺度3D打印纳米复合材料技术的研究进展情况,并指出微纳尺度3D打印纳米复合材料技术未来研究开发的重点。     

微纳尺度3D打印纳米复合材料技术简析

介绍了微激光烧结成型技术(MSLS)、微滴喷射成型技术(MDJ)、双光子聚合光固化成型技术(TPP)、微立体光刻成型技术(MSLA)、薄材叠层实体制造成型技术(LOM)、丝材熔融沉积成型技术(FDM)的基本情况,对不同微纳米3D打印技术进行比较分析,分析了国内外微纳尺度3D打印纳米复合材料技术的研究进展情况,并指出微纳尺度3D打印纳米复合材料技术未来研究开发的重点。     

光固化3D打印及光敏树脂改性研究进展

为加深对光固化3D技术及光敏树脂的研究,简述了光固化3D技术的6种主流技术种类及最新的计算轴向光刻(CAL)打印技术,分析了各自的成型原理及优缺点,介绍了光敏树脂固化原理及最新的光敏树脂改性研究,着重分析了在增强增韧、膨胀单体、医用方面和功能化研究进展,同时对光固化3D打印的发展现状进行分析及对前景进行了展望。     

碳纳米管薄膜电加热固化复合材料胶接修补金属结构研究

近年来,复合材料胶接修补技术被广泛应用于金属损伤结构,但传统补片固化工艺有着成本高、能耗大及成型时间长等问题。针对该问题,本文提出将碳纳米管薄膜作为加热元件与复合材料预浸料补片进行集成,通过电加热固化达到修补损伤结构的目的。进行了试验研究,分别采用碳纳米管薄膜电加热和传统烘箱加热的方法固化复合材料补片修补含裂纹铝合金板,对比不同固化方法下所需能耗和成型时间,并进行力学性能测试,评估胶接修补的效果。结果表明:碳纳米管薄膜电加热固化技术是一种节能高效的方法,可以显著降低能耗和材料成型时间;同时碳纳米管薄膜电加热固化修补的试件承载力与烘箱固化修补的试件基本一致,可以达到预期的修补效果,为金属结构低能耗、低成本胶接修补技术提供了一种新的思路。     

不同3D打印技术塑料力学性能研究进展

介绍3D打印技术的产生及应用领域,阐述塑料作为3D打印材料的优势和常用于3D打印的塑料原材料种类。对熔融沉积成型、立体光固化成型以及选择性激光烧结等3D打印技术的基本工作原理和优缺点进行对比。综述不同3D打印技术制备的塑料及复合材料的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度等力学性能的研究进展,指出当前3D打印塑料制品存在的不足与改进方向,对3D打印塑料制品的发展前景进行展望。     

3D打印桌面机制作CNTs/PLA复合材料制品性能分析

3D打印技术已日趋成熟,其简单的成型方式、优良的材料利用率等一系列的优点对传统塑料加工领域的影响日趋深刻。同时3D打印制品依然存在耗材单一、制品用途不广泛等缺点抑制了3D打印技术在传统塑料加工行业中的应用。本文选用3D打印技术中的熔融沉积成型(FDM)加工工艺作为技术支持,使用PLA作为基材,通过加入不同含量的CNTs制作可导电性复合材料作为研究对象,通过对不同配比下CNTs/PLA复合材料所具有的性质进行实验,研究不同配比下CNTs/PLA复合材料的电导率大小的关系。实验结果表明:在CNTs含量为5%的复合材料3D打印制品中就可实现其导电性,电导率为:0.228 1;在CNTs含量为10%的复合材料3D打印制品中导电性较好,电导率为:1.314 7。实验证明了塑料复合材料具备可导电这一性能,并且CNTs含量越高,导电性能越好。本文验证了FDM技术制备可导电性复合材料的产品具有可行性。     

3D打印模具助力复合结构件的创造

正3D打印Sacrificial Tooling,或者更加具体的说是3D打印模具和芯轴能够使制造商更加高效地创造复杂的复合部件。所谓的Sacrificial Tooling是指用复合材料包裹3D打印的模芯,等复合材料完全固化之后再去除该模芯的工艺。为了进一步改进加工过程,3D技术提供者Stratasys     

水泥基复合材料3D可打印性的量化、优化及标准化

水泥基复合材料的3D可打印性与打印工艺的协调兼容是无模快速建造成型的关键。然而,3D打印原材料和配合比多样,打印设备不同,成型工艺各异,且3D可打印性的量化与评估尚未形成统一标准,为该技术的工程应用和推广带来不便。本文分析了3D可打印性的影响因素,综述了混凝土3D可打印性的量化评价方法,总结分析了六种3D可打印性的优化提升方法,并给出了标准化推广的建议,对混凝土3D打印技术的工程应用具有实践指导价值。     

激光固化纤维素凝胶的3D打印研究

纤维素凝胶是亲水性聚合物的三维网络结构,具有强大的吸收和保持水的能力,从化学交联的角度介绍了制备纤维素凝胶的方法和形成机理,并提出了使用激光诱导固化纤维素凝胶实现纤维素材料3D打印的方法,完成了激光作用下的纤维素凝胶固化成型的实验。结果表明纤维素凝胶可以应用到3D打印领域,并对纤维素材料结合3D打印技术在未来发展中面临的挑战进行了总结和展望。     

3D打印技术在硅橡胶浇注模中的应用研究

膨胀成型是复合材料典型的成型方法,采用膨胀成型的复合材料制品需要通过硅橡胶浇铸模来辅助成型,为了缩短硅橡胶浇注模的制造周期,本文研究采用3D打印技术打印硅橡胶浇注模。针对R-10301硅橡胶浇注模,本文通过对比常用的3D打印技术和常用打印材料的特性,确定了采用SLA光固化成型工艺并选择somos 8000光敏树脂打印硅橡胶浇注模;通过浇注实验得到的硅橡胶芯模,其尺寸偏差控制在±0.1mm范围内,脱模过程中无粘模现象;且模具相比传统金属模重量更小,制造周期更短。     

3D打印桌面机制作砂型模具制品分析

3D打印技术由于其简单的加工成型工艺、优异的材料利用率等一系列优点已被人们广泛关注。就目前而言,3D打印技术仅适用于小批量及个性化零配件制品的生产加工,应用范围较窄。本文选用FDM熔融沉积成型技术,以PLA线性材料作为打印原材料制作砂型模具制品,后期使用铸造成型工艺进行批量生产零配件制品。实验结果表明:3D打印制品具有良好的力学性能,3D打印制品可作为砂型模具使用,后期可使用该模具进行铸造成型工艺批量生产小型制品。本文验证了FDM熔融沉积成型技术制备砂型模具具有可行性,且模具后期可用于铸造成型工艺,验证了通过3D打印技术完成批量生产制品的可行性。     

FDM技术制备高分子复合材料研究进展

熔融沉积成型(FDM)是3D打印技术的一种,但其制品强度不能满足工业化的要求。在熔融沉积成型中向高分子基体中加入纤维来制备复合材料从而达到增强的目的,已经成为国内外3D打印研究的热点。从非连续纤维与连续纤维增强高分子复合材料的成型方法两个方面总结了FDM技术制备纤维增强高分子复合材料国内外的研究进展,并着重介绍其制备装置、成型工艺及存在的主要问题,最后对其前景进行了展望。