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工艺参数对3D打印陶瓷零件质量的影响

刘骥远, 吴懋亮, 蔡杰, 陈军, 谢飞

(上海电力学院 能源与机械工程学院, 上海200090)

摘要:3D打印技术可用于制造结构复杂、致密度高的陶瓷零件,其工艺参数的选择对零件的加工质量具有重要影响.不同挤出头直径下,挤出速度随着挤出压力的增大而加快,分层厚度与挤出头直径相关,而扫描速度与挤出速度的配合关系会直接影响陶瓷零件的成型精度.试验结果表明:在挤出头长度为5 mm,挤出头直径为0.6 mm,挤出压力为4 kg/cm2,扫描速度为20 mm/s,分层厚度为0.5 mm的打印参数下,能够打印出较理想的陶瓷零件.

关键词：3D打印; 工艺参数; 陶瓷零件

收稿日期：2015-05-10

作者简介：通讯吴懋亮(1970-),男,博士,副教授,山东莱芜人.主要研究方向为3D打印和燃料电池.

中图分类号：TP334.8;TQ174.6文献标志码： A

InfluenceofOperatingParameterson3DPrintingCeramicParts

LIUJiyuan,WUMaoliang,CAIJie,CHENJun,XIEFei

(School of Energy and Mechanical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai200090, China)

Abstract:3D printing technology can produce ceramic parts with complicated structure and high density,and operating parameters greatly affect parts quality. Extrusion speed increases with the pressure increasing under different extrusion head orifice diameters,layer thickness also relates to orifice diameter,and scanning speed is matched with the extrusion speed which directly influences prototype quality. Experimental results show that 3D printing apparatus fabricates ceramic parts with pretty quality under the parameters with 5 mm extrusion head length,0.6 mm head diameter,4 kg/cm2 extrusion pressure,20 mm/s scanning speed and 0.5 mm layer thickness.

Keywords: 3Dprinting;operatingparameters;ceramicparts

陶瓷材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优良性能,在机械、能源等领域有着广泛的应用.但这些特性也导致了陶瓷材料加工困难的问题,传统的陶瓷零件加工繁琐复杂、耗时耗力、成本高昂,而陶瓷成型工艺是降低陶瓷零件生产成本和提高陶瓷零件成型性能的关键.与传统的“减材”制造技术不同,3D打印技术是一种“增材”制造技术,[1-2]它建立在离散/堆积的成形原理上.

陶瓷材料的3D打印技术推动了陶瓷零件制造业的发展,该方法根据设计的CAD模型,不需要模具便可快速打印出所需的陶瓷零件.目前常见的陶瓷零件的3D打印技术有:立体光刻成型、激光选区烧结成型、[3-6]熔融沉……