陶瓷粉末微滴三维打印成型方法研究

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陶瓷因其耐高温、高硬度耐磨、密度低等优异性能在工程领域得到了广泛的应用。但由于陶瓷本身的低延性、韧性差等缺陷使复杂陶瓷结构件的可加工性差。本文将液滴三维打印技术应用于陶瓷无模成型领域,对陶瓷基三维打印成型材料体系和成型工艺进行了相关研究。  首先,本文介绍了陶瓷基增材制造技术的基本原理和成型过程,分析比较了六种基于陶瓷材料快速成型方法的优缺点,为液滴三维打印运用于陶瓷制件成型提供了理论依据。以微滴喷射理论为基础,设计搭建了气动阀控式按需喷射系统,同时完成了三维打印实验平台的三维运动系统和铺粉系统的研制和开发,设计了三维打印成型实验平台的工作流程并开发了控制软件及硬件。  其次,在研究陶瓷基三维打印沉积方式和陶瓷基粉末-粘结剂体系的基础上,按三维打印成型粘结溶液要求配制出适合阀控式喷头稳定喷射的粘结溶液;研究了粉末材料的形状、粒度、成分及含量等因素对成型坯体性能的影响,配制出粉末材料配方。同时通过上机打印测试了陶瓷基粉末配方和水基溶液的成型效果。  最后,通过实验分析了成型工艺参数(分层厚度、扫描速度、扫描间距、喷头距成型平面的距离)对成型坯体性能的影响,确定了适合实验平台的工艺参数取值范围,然后对成型坯体的后处理工艺(强制固化和烧结)进行了初步研究,烧结试样的性能参数和75瓷进行了对比。同时针对三维打印成型过程中产生的常见缺陷,分析了产生缺陷的原因并给出相应的解决方案和设备改进措施。
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