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随着3D打印技术的发展,出现了众多新型功能性材料的打印,包括柔性材料和特种工程塑料在内的新型耗材代表了新的发展潮流。虽然柔性材料在智能传感、柔性驱动上有着深入研究,但是往往其制作过程比较复杂,重复性设计多,因此需要3D打印来简化制作工艺并加快优化速度。特种工程塑料性能优异,但无法用常规3D打印机制作零部件,迄今国内外对特种塑料3D打印工艺成型方面的研究报道甚少。因此,本论文借鉴国内外相关先进技术,开发设计了一种高温3D打印机,可以实现柔性材料和特种工程塑料的打印,研究了柔性智能结构一体化打印工艺和PEEK内填充工艺,为实现功能性材料的打印应用提供参考。(1)开展了 3D打印柔性耗材(TPU)的挤出加工工艺实验,重点关注了挤出工艺中温度参数的影响。通过分析不同温度状态下的TPU耗材质量以及拉伸性能,发现随着温度上升,拉伸强度呈明显下降趋势,断裂延伸率随温度无明显变化,以此确定了确定适宜的挤出温度。(2)结合介电弹性体驱动原理设计了软体机器鱼和软体抓手的结构形式,制定了 3D打印一体化成型工艺,包括预拉伸、涂电极、3D打印、装电源这四个步骤。分别采用水下电极和空气电极的涂覆方式实现了器件的功能化驱动,其中软体机器鱼实现了 3cm/s的稳定游动速度,软体抓手达到了 10.1mN/g的抓取性能。(3)设计了双腔台式高温3D打印机的主要结构,包括多用途打印头、移动机构、钣金外框架、辅助机构等结构组件。选用Corexy型移动机构和ChiTuPro控制板,PTC加热+热辐射灯相结合的加热系统,温度由独立的温度控制模块控制。对喷嘴出丝不流畅的问题进行了有限元模拟分析,得出实验条件下最佳0.4mm的喷嘴结构。(4)对PEEK内填充工艺进行了探索,研究挤出温度、打印层厚、进料速度对打印制品内填充率的影响。实验结果表明:降低进料速度,在提高打印温度的情况下,可提高填充率,而对打印层厚影响不大,并以此确定了适宜的打印参数。这为以后产业化应用提供参考依据。