熔融沉积(FDM)是一种挤出级的新型增材制造技术,一个完整的最终制备过程是将双/单螺杆挤出机挤出、热辊拉伸、可移动打印喷嘴挤出逐层沉积相结合。因此,对FDM加工环节和工艺参数的研究是非常重要的。本论文选用聚乳酸(PLA)和热塑性聚氨酯(TPU)共混物作为研究材料,系统研究了FDM过程中存在的热拉成纤机理,以及分散组分TPU形貌对PLA/TPU共混材料制件性能的影响;最后,探究了FDM工艺参数对不同材料表面质量和机械强度的影响。本论文的研究成果如下:(1)在FDM加工过程中,单螺杆挤出系统的拉伸力场可以制备出长纤维状的TPU;FDM打印的整个过程中总的拉伸比可达到26.13,使得TPU在试样中以短纤维状分布。同时,纤维状TPU的平均长度可以从67.24μm到103.72μm进行调节。与此不同,常规的注塑件中TPU呈球形或椭球形状态。TPU形态差异归因于FDM加工具有比注塑成型更强的拉伸力场和更快的冷却速率。(2)FDM成型原位纤维过程促进了TPU和PLA界面的相互作用,使得纤维状TPU与PLA基体之间的界面模糊。TPU纤维的表面为PLA结晶提供了额外的异相成核中心,加速了PLA结晶。在相同的TPU含量下,FDM试样的PLA和TPU的玻璃化转变温度及PLA的结晶度都比注塑试样的高。(3)在FDM成型过程中,TPU纤维不仅可以取向,还可以形成网格状结构。取向的纤维结构可以使FDM试样的强度和模量达到注塑水平。而且,±45°打印的网格状TPU具有较好的增韧作用,弥补了打印空隙对冲击强度的弱化效应,打印试样的冲击强度可以达到甚至超过注塑试样的水平。(4)详细研究了喷嘴和基板距离(NBD)对不同材料样件各项性能的影响。研究发现,当NBD从0.10 mm增大到0.20 mm时,ABS树脂的层间结合力从163.58 N减小到100.64 N,下降率为38.48%,而PLA的下降率为10.14%。随着NBD的增大,样件中的气孔也增大,导致零件的拉伸、压缩、弯曲强度和模量等力学性能下降。最后,确定了最优NBD值为0.10 mm。