【摘 要】
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本文主要是通过融合沉积技术（FDM）和固态CO2发泡,来制备一批结构可以设计的具有较低密度的同时保持一定力学性能的样品。对于一般高分子材料的加工通常是通过模具来成型的,这样不仅成本高而且难以制备精度较高的样品,3D打印具有较强的结构设计能力,通过CAD可以构造出较为复杂的结构,实现高精度的、快速的成型。同时打印后发泡在带来密度降低的同时不会改变样品的原始形貌,发泡是均匀稳定的过程。文章主要分为三部
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本文主要是通过融合沉积技术（FDM）和固态CO2发泡,来制备一批结构可以设计的具有较低密度的同时保持一定力学性能的样品。对于一般高分子材料的加工通常是通过模具来成型的,这样不仅成本高而且难以制备精度较高的样品,3D打印具有较强的结构设计能力,通过CAD可以构造出较为复杂的结构,实现高精度的、快速的成型。同时打印后发泡在带来密度降低的同时不会改变样品的原始形貌,发泡是均匀稳定的过程。文章主要分为三部分,包括打印参数的调整、发泡参数的选择和力学性能的表征,为了达到实验目的,三种不同的结构被设计来进行相关实验。初始阶段我们通过设计拉伸样条结构来研究打印过程中参数的改变对打印缺陷的影响,通过SEM照片和力学性能的测试对结果进行表征,发现同心圆的填充方式、10mm/s的打印速度、220℃的打印温度、0.15mm的层厚和120%的流量是最优的参数组合方式,可以极大地降低打印缺陷提高样品性能;然后制造了具有有序宏观结构和微孔结构的热塑性聚氨酯（TPU）蜂窝,物理发泡引入了孔尺寸约为2.77-12.27 mm的微孔结构到TPU蜂窝,并且系统地研究了微孔结构对机械性能的影响,计算了发泡前后TPU蜂窝的能量吸收和模量变化,发泡TPU蜂窝的最大能量吸收效率为0.40,比相应的未发泡材料高蜂窝（0.32-0.38）更高,此外蜂窝结构具有明显的各向异性,因此讨论了不同压缩方向上各种性能的变化;最后设计了一种多孔的结构,通过改变打印时的填充率和丝材直径可以实现样品形貌的控制,分析了气体吸附量与发泡行为的关系,得到的小直径丝材打印样品发泡后具有更高的比模量,证明这种结构有在轻质高模量方向的应用潜质。发泡技术与3D打印相结合是一种可被广泛应用在各个领域的新的手段,通过设计结构和控制打印、发泡参数可为样品带来令人惊喜的性能。
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