研究

3D打印研究:德克萨斯农机大学、加利福尼亚大学、国家科学与工程局

在今天的《填鸭式》中,我们的《添加剂制造研究文摘雷电竞充值》中,您将看到学术界关于3D打印的论文和进展。这些研究深入探讨了优化FDM 3D打印的材料工艺。在医学领域也有一些工作正在进行,特别是在微针和可穿戴生物监测设备方面。请继续阅读3D打印研究领域的所有内容。

改进FDM工艺

在报纸的基于材料挤出的聚丙烯添加剂制造:如何改善尺寸精度和雷电竞充值翘曲的综述研究人员说蒙塔努尼维斯泰特莱奥本探索基于材料挤出的添加剂制造方法(ME-AM/FDM/FFF)需要进行的必要改进,以“应对复杂工业应用的挑战”雷电竞充值

研究人员马丁·斯博克、克莱门斯·霍尔泽和约阿明·冈萨雷斯·古铁雷斯在研究中解释说,类似聚丙烯(PP)的热塑性塑料具有许多优点,即成本低、良好的机械和生物性能、耐化学性和惰性。这使得该材料用途广泛,适用于多种应用。然而,由于其半结晶性质,使用该材料进行3D打印的组件通常缺乏几何精度,因为制造的组件组件在AM过程中会收缩和扭曲。

在这篇论文中,研究小组总结了其他小组发现的通过改变ME-AM工艺参数、共聚、共混以及向PP聚合物中添加填料来防止PP 3D打印部件翘曲的不同方法。本研究详细概述了这些方法:

“(1)使用不同的构建平台材料,以确保在印刷过程中实现理想的粘合;(2)隔离印刷室,并保持印刷室温度相对较高,以通过类似于退火的过程降低热应力;最后(3)添加填料,特别是导热填料,以防止制造过程中收缩,并缩短沉积层达到热平衡的时间。”

研究人员得出结论,虽然已经建立了几种方法来改进使用FDM/FFF 3D打印的PP基材料的加工,但仍需要进一步的研究,以更好地了解PP的ME-AM加工过程中的结晶过程。例如,添加成核剂,这可能会改变PP零件在ME-AM过程中的结晶动力学,最大限度地提高其机械性能。

“基于材料挤出的聚丙烯添加剂制造:如何改善尺寸精度和雷电竞充值翘曲的综述”发表在应用聚合物科学杂志第137卷第12期.

材料挤出过程的示意图,图片来源于《应用聚合物科学杂志》,
材料挤出过程的示意图,图片来源于《应用聚合物科学杂志》,

巴西的一组研究人员对FDM 3D打印进行了进一步的基于材料的调查。具体而言,该研究的作者检查了使用PETG材料采用FDM技术制造的零件的机械性能。这篇题为“熔融沉积成型制造PETG零件机械性能的实验分析,”概述了3D打印作为一种原型技术的日益重要的意义,因为它“适用于并不断降低打印设备和材料的成本”。作者还将FDM过程描述为制造方法是原型制作的理想方法。由于其自动化,必须进行相对简单的设置,经过一些实践,开发复杂的机械几何图形变得简单

PETG也被认为是本研究中机械零件原型制作的良好选择,因为它结合了易打印性和耐用性。然而,由于缺乏3D打印标准,该材料在可用性方面也存在复杂性。因此,很难预测使用PETG 3D打印的零件的最终性能影响打印过程的参数有很多,如打印温度、速率、几何形状、表面温度和喷嘴宽度。

因此,研究人员着手创建一个3D打印零件的机械性能数据库,该零件由Prusa i3 MK2S打印机和3D Fila的PETG Text-lament制成。该数据库围绕20个3D打印零件进行测试,其中只有一个打印参数发生了改变,即喷嘴温度。零件1至5的温度范围为230摄氏度,零件16至20的温度范围为250摄氏度。从测试中,研究人员得出结论,喷嘴温度越高,弹性模量越高。因此,当试图3D打印耐应力性很重要的PETG零件时,研究人员建议最好在更高的温度下打印。但是,如果抗应力性不重要,则较低的温度更合适,以便在3D打印部件上获得改进的表面光洁度。这是因为较低的温度防止了翘曲和架线。

“熔融沉积成型制造PETG零件机械性能的实验分析”由来自美国的Maíra Fernanda Oliveira de Miranda、Felipe Jose Oliveira Ribeiro、Núbia dos Santos Saad和Alexandre Zuquete Guarato撰写尤伯利亚联邦大学(UFU)。这是第25届国际机械工程大会的会议论文。

每个挤出温度的平均杨氏模量。通过Alexandre Zuquete Guarato拍摄的图像。
每个挤压温度的平均杨氏模量。图片通过Alexandre Zuquete Guarato。

关于FDM 3D打印的话题,来自国家科学和工程基础设施局(纳塞尼)在尼日利亚,以及德克萨斯农工大学-金斯维尔(TAMUK),美国,研究了影响FDM 3D打印成功应用的不同因素。在这种情况下,研究主要集中在喷嘴直径、挤出宽度和层厚上。研究人员完成了几种不同参数的打印图案和填充。根据复合材料的外观/表面光洁度、强度、速度和刚度测试这些图案,并记录最佳参数。

与本周的CrAMmed中提到的先前论文一样,研究人员解释说,FDM 3D打印作为一种快速原型技术正在日益流行。因此,他们解释说,此类印刷品的质量和机械性能(快速成型的重要方面)取决于参数和工艺变量。例如,作者指出,在单头打印机上生产的打印原型的强度和刚度较低,因此,他们确定有必要通过改变参数来改善零件的机械性能。

为了完成测试,研究人员在ABS中3D打印了四个不同形状和体积的试块,用于校准和模拟过程。这些零件使用UprintPlus 3D打印机进行3D打印。然后将结果记录下来,并与从计算机模型获得的结果进行比较。他们得出结论,印刷品中的空隙越少,强度、刚度和耐久性就越好,因为内部填充率最高的块体的体积分数最好。此外,具有较小层厚的3D打印也会产生更强的打印效果,尽管这也会导致更长的构建时间。

多头熔融沉积模型(FDM)系统的优化设计模式发表于物理学杂志:会议系列. 该书由B.E阿约代尔、A.A奥克索拉、A.A奥耶杰、F.T福拉兰米、J奥洛沃和A.F阿卜杜勒哈米德合著。

UprintPlus固体内部填充打印机的结果。图片通过《物理学杂志》会议系列。
UprintPlus固体内部填充打印机的结果。图片通过《物理学杂志》会议系列。

医学三维打印的最新研究进展

对于一些人(如果不是大多数人的话)来说,在医生那里打针可能是一种不舒服和痛苦的经历,尤其是对那些更容易尖叫的病人。为了克服这一问题,聚合物微针(MNs)的使用已经成为临床医学和健康领域的一种新工具,因为它可以以最小的侵入性进行注射或拔出,并且由于其表面的尖锐突起而无痛且方便。有不同程度的锰类型,从固体锰和包覆锰到溶解锰和水凝胶形成锰。然而,建造MNs的成本限制了其广泛应用。

因此,中国的研究人员发表了一篇论文,提出了一种利用高精度数字光处理(H-P DLP)3D打印技术制造水凝胶MNs的方法,以克服上述成本。这是因为3D打印可以实现任意形状的生产,并且之前已被用于无模板制造MNs。以低成本构建他们自己的H-P DLP系统,选择该技术是因为它具有高打印精度,并且能够满足构建MNs所需的精度。

为了测试该技术制造MNs的能力,研究人员完成了实验,并分析了印刷参数对微针机械性能的影响。研究人员发现,MNs的精度和刚度可以通过曝光时间来控制。当曝光超过300 ms的3D打印时,他们发现,MNs的精度会随着曝光量的增加而下降。然而,随着曝光时间的增加,硬度也随之增加。通过测试,研究人员得出结论,300 ms是构建MNs的理想曝光时间。论文的结论是,作者指出:“我们希望将来将具有上述特性的3D打印MNs应用于临床。”

基于高精度数字光处理的3D打印多功能水凝胶微针由魏瑶、李滴滴、赵玉良、詹志坤、金国庆、梁海怡和杨润怀撰写。它发表在微机械2020,11(1),17.

高精度数字光处理(H-P DLP)系统的简化示意图。通过微机械成像。
高精度数字光处理(H-P DLP)系统的简化示意图。通过微机械成像。

最近发表的一篇论文,题为可穿戴生物监测设备用柔性铣削碳纤维/硅树脂复合传感器的按需快速3D打印“研究了材料喷射3D打印技术在生产高度灵活、灵敏的医疗应用传感器方面的应用。

这些研究人员,基于滑铁卢大学加利福尼亚大学伯克利解释说,碳材料是生产导电传感器的流行选择。然而,当用这种材料制造导电传感器时,一系列问题不断出现,主要围绕着坚固性、灵活性和灵敏度。此外,用于生产这些传感器的传统制造方法,如熔融混合和铸造,无法提供患者特定治疗所需的精度。

为了克服这些障碍,研究人员开发了他们自己的按需材料喷射(DODMJ)系统,结合研磨碳纤维/硅橡胶(MCF/SR)墨水制造传感器。利用这些技术,研究人员旨在使传感器的制造过程具有更好的印刷适性、固化性和电气性能。在解释该方法时,作者写道,“按需材料喷射(DODMJ)可实现柔性传感器的高速3D打印,该传感器可与纺织品集成,用于人体运动和生命体征检测。在本研究中,硅橡胶(SR)的电性能和固化性在引入不同含量的研磨碳纤维(MCF)后,研究人员进行了调查。”此外,研究人员将传感器插入保护硅橡胶层中,以增加灵活性。

从他们的测试中,研究人员注意到,油墨粘度对打印机性能有重大影响。MCF/SR油墨的最大MCF含量为30%,以确保印刷适性;更多的MCF会导致印刷故障。他们得出结论,3D印刷MCF/SR传感器是一种可行的可穿戴选择由于传感器具有成功的可逆性能,他们证明了它们适用于检测人体运动和其他医疗应用。

该论文由Elham Davoodi、Haniyeh Fayazfar、Farzad Liravi和Elahe Jabari撰写,并发表在《华尔街日报》上雷电竞充值添加剂制造,第32卷.

当应用不同弯曲角度的弯曲变形时,MCF/SR传感器(MCF含量为30 wt.%)中的电阻变化。通过Elham Davoodi拍摄的图片。
当应用不同弯曲角度的弯曲变形时,MCF/SR传感器(MCF含量为30 wt.%)中的电阻变化。通过Elham Davoodi拍摄的图片。

快速打印速度对活页夹喷射过程有何影响?

粘合剂喷射3D打印工艺是一组国际研究人员最近研究的主题。本文研究了快速打印速度对3D打印零件结果的影响,特别是在表面粗糙度和密度均匀性方面。

在研究论文中,作者首先概述了粘结剂喷射技术的优点,并将其描述为在大批量生产中最具竞争力的潜力。这是因为印刷时间相对较快,并且能够在大批量炉或连续进料炉中对许多零件进行后处理,这与金属注射成型(MIM)的方法非常相似总体而言,零件的活页夹喷射3D打印由四个关键阶段组成:粉末分配、功率分散、活页夹分配和活页夹干燥。

正如作者所概述的,一致性对于任何生产环境都至关重要。然而,使用粘合剂喷射,在粉末分配过程中有许多因素会影响流速和流动一致性,例如机器磨损、机器清洁度、粉末回收次数和空气湿度水平。研究人员解释说,“精确控制粉末的数量是保持绿体密度一致性的关键。”。

为了测试粉末速度如何影响绿色身体部位的密度,研究人员使用3D打印技术对测试部位进行了3D打印外显子Innovent+活页夹喷射打印机,ExOne溶剂粘合剂处于70%饱和状态。试验围绕烧结、测量和称重的五个不同试片样品进行试验。每个样品的表面粗糙度总共测量了五次。总共进行了六次3D打印试验,共30个试片样品。在每个试验中,样品表明摊铺速度导致平均生坯密度降低,标准偏差增加。然而,较高的摊铺速度以及增大的试片取向角也会导致表面粗糙度增加。

这篇论文的题目是“打印速度对粘合剂喷射3D打印零件表面粗糙度和密度均匀性的影响,由K.迈尔斯、A.帕特森、T.伊祖卡和A.克莱因撰写。

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特色图片显示了在高精度数字光处理(H-P DLP)系统简化原理图上编辑的CrAMmed徽标。通过微机械成像。