论文部分内容阅读
光固化三维打印(3D打印)技术将喷射成型技术和光固化成型技术有机结合,具有成型精度高、成型速度快等特点,广泛应用于教育、医学、建筑设计等领域。目前国内外对光固化3D打印材料的成型机制与固化机理缺乏系统研究,导致所研制的光固化材料难以满足3D打印成型的要求。本文以环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料为研究对象,通过数学建模和实验验证,研究了光固化3D打印材料的喷射成型机制,探讨了光固化3D打印材料的喷射性能要求,分析了材料性能参数对打印成型的影响;同时对环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料的固化机理进行了探索,讨论了材料的光固化性能参数对成型制件固化质量的影响。本文首先研究了环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料的喷射机制。通过建立光固化3D打印喷射模型,引入了无纲量参数R/W值作为参考值,探索了材料的粘度、表面张力以及R/W值对环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料喷射性能的影响。在此基础上研究了环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料的喷射机制。结果表明,环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料的粘度为10~25mPa·s、R/W值在2~3时的喷射效果最佳;本实验所配制的光固化3D打印材料预聚体和单体配比为6:4、喷射温度为65℃时,可在打印机上稳定、流畅喷射。分析了光固化3D打印材料成型时,液滴自喷出后在成型面上的运动状态,建立了液滴铺展的数学模型,预测了液滴直径对成型面形态的影响,并通过光固化3D打印机进行了实际测试与实验验证。结果表明,液滴直径的实测值与预测值十分相近,证明该模型具有较高的精度;成型面的形态与液滴直径和打印分辨率相关,该模型可以对制件的成型面精度和厚度进行预测。最后对环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料的固化机理进行了研究探索,红外光谱分析表明环氧丙烯酸酯基光固化3D打印材料的固化过程为双键打开的连锁聚合反应。讨论了光引发剂对环氧丙烯酸酯基3D打印材料的光固化性能和固化后材料力学性能的影响。结果表明,添加3%复合型光引发剂369+ITX(1:1)的环氧丙烯酸酯基3D打印材料的光固化性能较好,固化后的制件具有较高的力学性能。