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行业新知 | 《Additive Manufacturing》一项关于陶瓷光聚合PDMS薄膜制备及工艺研究

行业新知 | 《Additive Manufacturing》一项关于陶瓷光聚合PDMS薄膜制备及工艺研究

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2024-05-23 20:48
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【概要描述】通过在陶瓷倒置提拉式光聚合中对PDMS薄膜进行滑石粉涂层修饰,成功解决了粘附问题。这种方法有效地降低了固化层与PDMS薄膜之间的分离力,提高了工艺的稳定性和可靠性。

行业新知 | 《Additive Manufacturing》一项关于陶瓷光聚合PDMS薄膜制备及工艺研究

【概要描述】通过在陶瓷倒置提拉式光聚合中对PDMS薄膜进行滑石粉涂层修饰,成功解决了粘附问题。这种方法有效地降低了固化层与PDMS薄膜之间的分离力,提高了工艺的稳定性和可靠性。

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行业新知

近日, Qin Lian团队在《Additive Manufacturing》发表了题为Talcum powder coated polydimethylsiloxane (PDMS) film flexiblelarge-deformation separation system and stable forming process inbottom-up ceramic vat photopolymerization的研究,研究改良了PDMS膜,减少了与底部粘附的问题,使得制造零件更容易,同时对印刷精度和材料性能影响小。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860424001295?via%3Dihub
奇遇科技官网:http://www.adventuretech.cn/
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研究内容

陶瓷光聚合制造过程中,由于各种阻力,固化层与浆料槽底部之间的分离引入显著的垂直分离力。特别是在制造大横截面部件时,较大的分离力更容易导致裂纹扩展或打印样品从基板上脱离,从而引发印刷失败。
这项研究引入了一种新颖的方法,即在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜上涂覆滑石粉,以解决PDMS薄膜与浆料槽底部粘附的问题。该系统在建造平台升降过程中展现出灵活的分离能力。与传统未经改良的PDMS薄膜分离系统相比,改良后的系统平均降低了93%的最大分离力。

△图1,覆膜PDMS薄膜柔性分离系统示意图:(a)传统PDMS薄膜系统中的分离过程;(b)传统PDMS系统中常见的印刷缺陷形式;(c)覆膜PDMS柔性系统中的分离过程;(d)覆膜PDMS薄膜柔性分离系统的总体结构。

△  图2,采用内聚区模型的PDMS薄膜柔性分离模型与传统PDMS薄膜分离过程的对比:(a)内聚区模型中裂纹的微观原理;(B)内聚区模型下分离的三种相对运动模式;(c)未涂覆PDMS薄膜分离过程的分离模型;(d)涂覆粉末的PDMS薄膜系统分离过程的分离模型。

△  图3,具有力传感设备的3D打印和测试系统。(a)概述印刷和力感测系统的示意图;(b)PDMS膜和透明基底之间的粘附性测试的图示;(c)打印和力感测系统的结构设计。

△  图4,PDMS薄膜中不同浓度粉末涂料的附着力变化。
 

 
 
 

△ 图5,纳米粉体包覆PDMS薄膜体系分离力的比较(a)具有各种正方形尺寸的常规PDMS膜的分离力曲线;(b)涂覆有纳米粉末的PDMS膜的分离力曲线。

△  图6,研究了影响PDMS膜分离系统分离力的因素。(a)圆周均匀、截面积变化的实验模型;(b)(A-C)组分离力测试结果;(c)平台提升速度对分离过程的影响;(d)不同膜厚对分离过程的影响。

△  图7,(a) 30%, (b) 35%和(c) 42.5 vol% ATZ在HDDA:PEGDA575中烧结1550◦C时的微观结构和边缘的SEM图像。
 

△ 图8,陶瓷粉末涂层对阻氧层厚度的影响。

△  图9,打印精度测试和3D打印样品。(a)印刷精度测试棒;(b)涂覆滑石粉薄膜和未涂覆薄膜的印刷精度测试结果;(c—d)用以下材料印刷的螺旋结构的微CT重建:(c)未改性的PDMS薄膜;(d)涂覆滑石粉的PDMS薄膜;(e—h)涂覆滑石粉的PDMS薄膜印刷的零件:(e)航空发动机叶片芯;(f—g)TPMS结构的模型;(h)牙齿模型。

 

研究结论

这项研究介绍了一种新方法,通过在陶瓷倒置提拉式光聚合中对PDMS薄膜进行滑石粉涂层修饰,成功解决了粘附问题。这种方法有效地降低了固化层与PDMS薄膜之间的分离力,提高了工艺的稳定性和可靠性。为打印不同材料的零件提供了更稳定的成形过程。

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