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3D打印高分子制件性能分析开题报告

 2021-03-23 23:07:51  

1. 研究目的与意义(文献综述)

3D打印属于快速原型制造技术的一种,是一种以数字模型文件为基础,运用工程塑料或金属粉末等可黏合特性,通过逐层打印的方式来构造物体的快速成形技术[1,2]。该技术能够简化产品制造程序,缩短产品研制周期,提高效率并降低成本可广泛应用于医疗、文化、国防、航天、汽车及金属制造等产业,被认为是近20年来制造领域的一个重大技术成果[3,4]

根据打印技术原理以及所适用材料的不同,3D打印技术可分为激光熔覆成型技术(LCF)、熔融沉积快速成型技术(FDM)、选择性激光烧结技术(SLS)、立体光固化技术(SLA)、三维印刷成型(3DP)等[5]。3D打印材料是3D打印的物质基础,也是限制3D打印进一步发展的技术瓶颈目前,美国、日本、欧洲等国家都站在21世纪制造业竞争的战略高度,对快速成型技术投人了大量的研究,尤其是在研究发展打印材料方面,使3D打印技术,得到了迅速发展[6,7]。常用的3D打印材料可分为金属材料、高分子材料和无机非金属材料三大类[8]。其中用量最大、应用范围最广、成型方式最多的材料为高分子材料,其主要包括高分子丝材、光敏树脂及高分子粉末3种形式[9]

与传统的材料加工技术相比,3D打印技术有许多突出的优势,具体表现在:(1)可以实现数字化制造,3D 打印借助建模软件将产品结构数字化,然后驱动机器设备加工制造成器件,由于数字化文件可借助网络进行传递,从而可以实现异地分散化制造的生产模式[10,11];(2)3D打印技术可以使三维结构的物体先分解成二维层状结构,逐层累加形成三维物品,因此,原理上3D打印技术可以制造出任何复杂的结构,从根本上解决了传统制造受制于模具的缺陷;(3)3D 打印可以利用“从下而上”的堆积方式,对于实现非匀致材料、功能梯度的器件更有优势;(4)3D打印技术有利于小规模生产和个性化订制,属于脑力密集型行业,对生产场地要求低,环保且低能耗;(5)3D打印能够实现“设计即生产”,可以更快捷回应市场需求[12,13]。因此,近年来 3D 打印技术获得了迅猛发展,已经在工业造型、机械制造、军事、建筑、影视、家电轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到广泛应用,同时吸引了国内外工业界、投 资 界、学 术 界、新 闻 媒 体 和 社 会 公 众 的 热 切 关注[14]。我国政府部门也开始关注并制订3D 打印技术的发展规划,如工信部、发改委、财政部于2015年2月印发《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》,对3D打印的发展做出了政策上的推动[15,16]。可见,3D 打印技术必将成为下一个具有广阔前景的朝阳产业。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容和技术方案

1.原材料主要使用高分子丝材

2.测试两种原材料的主要参数包含材料密度、热传导系数、热流密度以及熔融温度、比热容等。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-5周:选择合适的高分子材料,在3d打印机上完成试样成型,从原材料和工艺参数两方面提升试样的综合性能。

第6-10周:对3d打印制件的微宏观性能进行分析,对相关实验结果进行理论分析;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]张云波,乔雯钰,张鑫鑫,马芳,翟莲娜,顾哲明. 3d打印用高分子材料的研究与应用进展[j]. 上海塑料,2015,01:1-5.

[2]陈硕平,易和平,罗志虹等. 高分子3d打印材料和打印工艺

[j]. 材料导报,2016,30(4):54-59.

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