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聚醚醚酮简称PEEK,有良好的生物兼容性,其弹性模量与人体骨骼的弹性膜来相近,因而在医学移植领域广泛应用。医用的PEEK零件形状复杂,且需根据不同需求设计成不同形状和尺寸,采用传统的加工方式难以成型。为了快速成型复杂结构的医用PEEK零件,本文将采用熔融沉积原理的3D打印方式,结合热仿真进行PEEK快速成型设备的开发,并探讨影响PEEK 3D打印试样性能的因素。首先,结合热仿真设计并优化PEEK 3D打印设备。通过热仿真对比不同结构的进料筒工作时其入口温度的差别,来优化进料筒的结构和尺寸,使得进料筒的入口处温度远远低于143℃(PEEK材料的玻璃化温度),避免PEEK丝材在进料筒入口处提前软化。结合热仿真结果和实测分析,设计并改进封闭式高温腔体,实现其可拉伸性,确保腔体温度在拉伸前后均保持在PEEK玻璃化温度左右或以上,且分布均匀,实现高度方向较大尺寸的PEEK试样的顺利打印。同时,通过不同腔体温度时PEEK试样的翘曲变形实验来验证高温成型腔体对PEEK试样成型精度的重要性。其次,采用独立因素试验,分别分析喷嘴内径、打印层厚和打印速度对PEEK试样弯曲性能的影响。结合实验数据、流体仿真、SEM观测和金相显微镜观察可知:选用合适内径尺寸的喷嘴能够获得弯曲强度较佳的PEEK试样;随打印层厚的增加,PEEK试样的层间结合下降,力学性能随之下降;随打印速度的增加,PEEK丝材的出丝通畅性逐步变差,PEEK试样的层间组织间隙增大,力学性能也逐步下降。最后,采用独立因素试验,分析喷嘴内径、打印层厚和打印速度对PEEK试样成型精度的影响。PEEK试样因成型温度高,线膨胀系数大,在成型过程城中温度骤降而收缩,导致所打印的PEEK试样的水平方向(X、Y方向)尺寸均比设计尺寸小。可以通过设计模型进行尺寸修正,来避免因PEEK在成型过程中收缩引起的实际尺寸偏小的问题。