回转式FDM连续挤出喷头

针对目前FDM挤出喷头存在的挤压力小、易堵塞及流道较长而易产生喷嘴出丝滞后的缺点,提出了一种回转式的连续挤出喷头,同时还分析和测试了它的挤压轮的应力集中现象,为熔融挤出的快速成型(FDM)提供了新途径。     

FDM工艺出丝模型及补偿方法的研究

在研究FDM工艺喷头挤出丝截面形状的基础上，建立了理想轮廓线的补偿模型，并通过实例对该模型进行了验证。提出了根据挤出丝实际宽度（而非喷嘴孔直径）和零件尺寸实际收缩量补偿零件内外轮廓的新方法，即不仅要考虑材料收缩对零件“宏观”尺寸的影响，而且还需考虑材料收缩对“微观”尺寸－挤出丝截面宽度的影响。验证试验结果表明，应用所提出的补偿方法能对FDM工艺原型尺寸进行正确补偿。     

层高对陶瓷浆料微流挤出成形质量的影响研究

为了确定微流挤出成形陶瓷浆料的最佳层高以及能够成形的最大高度,针对氧化锆陶瓷浆料,分析了丝体从喷头挤出后喷头与沉积丝体之间的5种高度关系,探讨了层高对打印质量的影响机理,并根据浆料特性建立了层间压缩形变模型;通过不同喷头直径和不同层高的3D打印工艺实验,采用数码显微镜扫描、尺寸测量及力学实验等方法对打印试样的表面形貌、成形精度及力学性能等进行了测量与表征,验证了所建模型的正确性。结果表明,当层高与喷头直径的比值分别为0.96、0.92、0.86、1、1.2时,打印质量从优到劣依次递减,因此,合理的层高设置可以减少陶瓷零件的打印缺陷,提高打印质量,为基于材料挤出工艺的参数选择提供一定的理论指导。     

基于挤出沉积技术的多喷头3D打印机研制

针对组织工程中多材质和梯度化生物制品的三维打印问题,对喷头温控功能、沉积工作台制冷功能、喷头切换方式、控制系统等方面进行了研究,提出了一种基于挤出沉积技术的多喷头生物3D打印机。使用半导体制冷片和聚酰亚胺加热膜对喷头进行了温控设计,设计了双向滚珠丝杆切换装置和外循环超低温沉积工作台结构,最后利用羧甲基纤维素钠水凝胶材料在研制完成的多喷头生物3D打印机上进行了多喷头打印测试。测试结果表明:多喷头生物3D打印机实现了多材料和梯度化复杂模型的多喷头三维打印,同时打印精度满足生物组织工程的需求,为实现高仿生三维结构的打印奠定了良好基础。     

GelMA/LPN/MC水凝胶的挤出式3D打印工艺与性能研究

挤出式3D打印水凝胶用于组织修复是近年的研究热点。然而，高形状保真度的水凝胶打印过程仍然离不开复杂的交联策略，这大大增加了打印难度，限制了水凝胶材料在组织工程领域的应用。制备一种室温下可打印水凝胶，其打印过程不需要任何辅助交联便可实现高保真度打印。水凝胶由甲基丙烯酰胺酯化明胶(Gelatinmethacrylate,GelMA)，纳米黏土(LaponiteXLG,LPN)和甲基纤维素(Methylcellulose,MC)组成。通过挤出测试筛选出适合打印的复合材料配比，打印工艺试验分析了挤出速度、喷头移动速度对出丝连续性和微丝线宽的影响。当喷头内径为400μm时，Gel MA/LPN/MC水凝胶实现顺畅出丝(φ400～600μm)的条件为挤出速度在8.6～13 mm/h，喷头移动速度在6～10 mm/s。流变结果表明LPN和MC的加入赋予了材料优异的剪切稀化特性，使其具备室温下打印并维持结构稳定的性能。压缩结果表明改变交联时间，GelMA/LPN/MC水凝胶的压缩模量提高5倍，压缩强度提高3倍。细胞试验显示Gel MA/LPN/MC水凝胶具有良好的生物相容性。     

熔融沉积成形喷头挤出参数优化控制

在FDM工艺中，成形材料能否以稳定的速度及温度从喷嘴中挤出将直接影响原型的成形质量。建立了熔体在喷嘴中的压力降与挤出流量、加热温度的数学模型，结合实验，确定了稳定挤出的速度区间。研究结果对FDM工艺中聚合物熔体挤出参数的优化、保证成形精度提供了依据。     

生物凝胶微孔挤出胀大的有限元模拟与三维打印成形

由于挤出胀大现象的存在,在室温条件下通过三维打印技术(Three-dimensional printing,3DP)成形的凝胶组织工程支架与输入的目标支架原始模型相比,内部微观孔隙结构精度与孔隙率明显降低。针对这一问题,采用流体计算软件Polyflow对明胶-海藻酸钠共混体系交联形成的生物凝胶材料在挤出成形过程中通过喷头直径过渡段时流线的收缩与离开喷头后的挤出胀大现象进行有限元模拟,着重分析凝胶黏度与供料压力对挤出胀大的影响规律,并通过试验验证模拟的合理性。提出将挤出胀大引起的尺寸变形误差引入支架模型的设计过程。通过数值模拟与试验结果的对比,合理调整模型中纤维间距,利用得到的最佳工艺参数进行凝胶组织工程支架的三维打印成形。结果表明,支架内部的微观孔隙结构精度和孔隙率与理想支架要求近似吻合。通过对生物凝胶挤出胀大的模拟分析,可为凝胶组织工程支架的精确打印成形提供理论依据和技术指导。     

熔融沉积成型聚合物熔体挤出速度控制

在熔融沉积成型中对熔体流经液化管和喷嘴的沿程压力降进行理论计算，得出了熔体挤出沿程的压力降与挤出流率、成型温度的关系。通过实验测出驱动电机的负载特性曲线，在此基础上确定了稳定挤出与不稳定挤出的速度区间。研究结果对于确定成型过程的挤出参数、保证成型精度具有重要参考价值。     

挤出沉积成型工艺参数优化研究

通过挤出沉积成型试验,对骨组织工程支架的成型工艺参数进行研究,以提高同轴骨支架组织工程的成型质量和力学性能。方法:首先采用田口法和方差分析法对打印参数进行了优选,其次分析了工艺参数对成型质量和力学性能的显著性影响,最后通过优选的工艺参数对实验结果进行了预测和分析。结果:结果显示,挤出沉积成型最优参数组合为喷头内外芯直径0.6 mm/1.5 mm,层高1.5 mm,打印速度30 mm/h,内芯材料配比1∶1.5;对骨支架特性影响的显著性由强到弱依次为层高、打印速度、内芯喷头直径和内芯材料配比。结论:验证实验结果表明,成型质量和力学性能实验值的信噪比与预估信噪比非常接近,说明挤出沉积成型工艺参数的优化对骨组织工程支架的成型质量和力学性能的提高是十分有效的。     

FDM的出丝模型完善和补偿方法优化研究

在实际研究熔融挤出成型（FDM）工艺挤出材料截面形状的基础上，针对已经存在的挤出数学模型提出挤出分区概念，并根据分区确定了新的挤出数学模型。通过分析数学模型和可行的补偿方法提出了可行的分区补偿方法。随后依据分区挤出模型和补偿方法设定合适的参数，在自主研制的PiBot 3D打印设备上验证测试模型和补偿方法。实验结果证明该模型能够较准确的描述FDM打印的实际过程，并通过分区补偿方法提高FDM工艺的成型精度。     

口模压缩段对塑料挤出流动影响的有限元分析

在塑料挤出成形过程中，压缩段是调节模头流道各部分流量(流速)的主要区段，对熔体的流动具有重要影响。本文采用有限元数值分析方法，计算了熔体在口模内流动的速度场和压力场，定量分析了压缩比和压缩角等压缩段模具结构参数对挤出速度分布、挤出流量和挤出流动均匀性等的影响规律，为优化流道结构参数，提高挤出流动均匀性的研究提供了基础。     

工艺参数对固体自由成型工艺中陶瓷膏体挤出过程的影响

基于陶瓷膏体挤出的固体自由成型(SFF)技术是复杂陶瓷零件制造技术的重要发展方向,膏体挤出过程的控制对SFF陶瓷零件制作工艺至关重要.研究了挤出速度和挤出口尺寸对水基膏体挤出过程的影响,结果表明:挤出压力随挤出速度和挤出口长度的增加而增大,挤出体液相含量在速度较低时偏离初始值,发生了液相迁移现象;挤出压力图和液相迁移的发生存在一定的关系;在挤出速度为0.15 mm/s,挤出头长度和直径分别为12～18 mm和1mm的情况下,膏体挤出过程不发生液相迁移现象,可用于陶瓷零件的SFF制造工艺.     

聚氨酯耳廓软骨支架的快速成形工艺

在体外构建外形逼真、机械强度可调节的个性化耳廓软骨支架,是组织工程方法修复外耳耳廓缺损的重要方向之一。针对这一研究目的,采用基于快速成形原理的熔融挤出成形方法,使用颗粒状聚氨酯生物材料,通过搭建试验平台,设计一系列工艺因素对成形过程及支架力学性能的影响试验,研究制造耳廓软骨支架的最优工艺参数范围。试验发现:喷头温度影响材料挤出稳定性和弹性;成形室温度影响结构整齐度和层间结合度;送料速度和扫描速度,与挤出速度的匹配关系,影响出丝的均匀度和成形过程的稳定性;不同扫描速度的喷头所形成的温度场分布,影响已成形结构的弹性;成形过程存在最小局部反复造型面积;温度以及CLI数字模型离散处理参数,影响支架力学性能。结果表明,熔融挤出成形方法制备的聚氨酯材料耳廓软骨支架,不仅可以实现逼真的耳廓外形,还可通过控制各种工艺参数,得到接近天然耳廓的力学强度,以满足临床中不同病患的个性化需求。     

聚合物反应挤出加工技术及其应用

介绍了聚合物反应挤出加工技术的特点与条件，以及在聚丙烯共混改性中的应用，阐述了反应挤出加工设备，特别是聚合物电磁动态反应挤出机的优异性能。     

配有简化挤出机头的复合挤出设备

1 前言 大家所熟知的挤出概念是，采用复合挤出设备挤出轮胎有关部件。一般来说，复合挤出设备是将两台挤出机以所谓猪背式复合形式排列的。使用复合挤出机可挤出多个轮胎部件，并将不同的胶料通过复合挤出机头而组合在一起。     

生产轮胎半成品用新型挤出设备

Krauss Maffei Beratorff有限公司为生产轮胎部件新开发出用5台挤出机共用一个复合挤出机头的多复合系列挤出设备。该公司提供的多复合挤出设备，适用挤出轮胎不同的部件。     

聚合反应挤出设备及其应用

重点描述了聚合反应挤出设备的类型与特点，进而介绍了聚合反应挤出设备的应用概况。     

R-PVC透明片材挤出机头的结构及应用技术

介绍了R—PVC片材采用衣架式挤出成型的机头结构特征，阐述了材料选择、流道分析、加工要点和装卸、维护方面的技术问题，并提出了解决方法。     

多材料微流挤出3D打印喷头优化设计

为了满足微流挤出工艺陶瓷3D打印机连续打印多材料以及均匀混合的要求,设计了变内径螺杆挤出式3D打印机挤出混料新结构,不仅可以实现高固含量浆料在喷头内部单向输送,同时通过变内径螺杆旋转搅拌使两种材料混合均匀。通过Ansys响应面优化,在挤出头段以最小压力实现最大面积加权平均速度为目标函数,实现在低功耗高输出的不同需求下匹配不同挤出速度;在螺杆段以优化最大剪切速率为目标函数,实现两种陶瓷浆料的均匀混合。结果表明,通过参数化优化后可以在螺杆低转速与小型化的要求下,实现不同小流率高精度打印及两种材料的均匀混合。     

技术文摘

橡胶挤出过程的能量平衡研究及测试 【摘要】：首先介绍了橡胶挤出过程中的能量平衡问题,并在橡胶挤出过程能量测试平台上对挤出系统中各种能量的分布及消耗进行了测试。通过分析测试数据,验证了挤出过程中的能量平衡理论,进而对挤出性能进行评价,从而为优化挤出机性能提供依据。