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《Additive Manufacturing》:直写3D打印参数优化策略,实现多功能复杂图案的高分辨率打印​

《Additive Manufacturing》:直写3D打印参数优化策略,实现多功能复杂图案的高分辨率打印​

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-05-25 15:36
  • 访问量:

【概要描述】

《Additive Manufacturing》:直写3D打印参数优化策略,实现多功能复杂图案的高分辨率打印​

【概要描述】

  • 分类:行业动态
  • 发布时间:2023-05-25 15:36
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2023年4月29日,江南大学工程技术学院、江南大学先进技术研究院的研究人员在《Additive Manufacturing》上发表题为High-resolution and programmable line-morphologies of material-extrusion 3D printed self-leveling inks 的研究论文,报道了通过建立并控制挤出喷头运动速度和高度的归一化变量,实现打印线形态和宽度的精准可控,为快速打印具有高分辨率和多功能的复杂图案提供新的思路。
原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103582

  研究简介  

材料挤出3D打印能够快速打印各种功能油墨,但由于这些油墨的复杂流变性能和基于材料挤出的3D打印工艺参数众多,如何精确控制具有指定宽度的打印线形态仍具有挑战性。本研究针对这一问题,对关键工艺参数进行了探讨,并建立了挤出喷头运动速度和高度的归一化变量,揭示了挤出喷头运动速度和高度对打印线条形貌的影响。
研究人员构建了由两个归一化变量控制的相图,为设置加工参数提供了一个集成的范围,以实现打印线形态和宽度的精准可控。在相图的指导下,通过控制工艺参数,可连续打印出形貌复杂、功能多样的链条结构,这将为快速打印具有高分辨率和多功能的复杂图案提供新的思路。

  研究内容解读  

本研究为实现材料挤出3D打印自流平油墨的高分辨率和可编程线形态提供了理论相图。通过对多个工艺参数的系统识别、演绎和验证,构建了基于挤出喷头运动速度和高度两个归一化参数的集成相图,涵盖了不同打印线形态的6种典型打印模式。在相位图的指导下,可以通过编程改变参数来连续切换打印模式。文章最后展示了在不切换挤出喷头和墨水的情况下提高打印分辨率、快速打印传感器阵列和制造其他功能电路的潜在应用。

图1 (a)接触角θ 作为接触直径的函数。虚线是测量到的接触角的平均值。(b)捕获的图像用于测量接触角,其中虚线为测量接触角的参考线。

图2 (a)表观稳态粘度n随剪切应变率的函数。(b)剪切应变率的函数。(c)存储模量G′和损耗。模G''作为角频率ω的函数。

图3 在不同的气压下挤出油墨的图像形态。(a)当点胶机的气压较低(200kpa)时,挤出的油墨呈液滴形式。(b)点胶机气压较高(400kpa)时,挤出的油墨呈圆柱形。

图7 通过设置不同的参数,可以调制典型的油墨挤出形态和打印线条形态(分别为右和左图)。

图11 (a)不同参数组合下打印线条形貌的实验图像(比例尺:1 mm)。(b)为(a)实验图像对应的实验数据。

​图13 (a)打印行为模式的连续转换。第一张从上到下的图像显示了喷嘴高度保持不变(H = 0.7),挤出喷嘴速度逐渐增加(V从1增加到10)时打印行为模式的连续转换。第二张图显示了挤出喷嘴速度恒定(V= 6)和喷嘴高度逐渐增加(H从0.25增加到2)时打印行为模式的连续转换。(b)单个挤出喷嘴快速打印出功能齐全的传感器阵列。

——END——

       奇遇科技在售的直写3D打印机采用独家打印引擎,其智能控制系统实现了设备对打印参数的快速相应和稳定执行,从而提高精细结构的打印成功率。

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