研究改善FDM3D打印机打印ABS中层粘附力

本文摘要：在“超声波振动对FDM3D打印机打印机ABS中间层粘合力的影响”中，研究人员：AlirezaTofangchi、PuHan、JulioIzquierdo、AdithyaIyengar和KengHsu研究了有所不同打印机方法对FDM3D打印机的影响。他们预测FDM3D打印机作为制造业中的一个最重要工具，在受到材料、精度、表面处置和零件质量的大大发展未来的潜力将不会显得更大。

在“超声波振动对FDM3D打印机打印机ABS中间层粘合力的影响”中，研究人员：AlirezaTofangchi、PuHan、JulioIzquierdo、AdithyaIyengar和KengHsu研究了有所不同打印机方法对FDM3D打印机的影响。他们预测FDM3D打印机作为制造业中的一个最重要工具，在受到材料、精度、表面处置和零件质量的大大发展未来的潜力将不会显得更大。通过在FDM3D打印机过程中用于34.4kHz超声波振动，研究人员找到，与常规打印机工艺比起，ABS层粘合力减少了10％。路易斯维尔大学机械工程系研究团队回应“这种层间黏合强度的减少归咎于聚合物脆性的减少，这是由于超声波振动引发的聚合物链从界面区域的二次相互作用肿胀引发的。

”一、用作将超声波振动融合到FDM3D打印机-热塑性聚合物的沉积中（a）实际装置的摄影。（b）概念草图。该团队说明说道，有几种有所不同的方法用作强化层间黏合。

一个是通过提升温度倚赖扩散性，在打印机过程中或打印机后减少更好的热量已被证明是有效地的，另一个是同时在每层沉积之前重新加入红外线和激光冷却也证明可以提升强度。研究人员还认为，“增加聚合物链的回转半径也可以造成层间强度的类似于提高”，通过放开3D打印机轨道中留给的聚合物链来构建。

”超声波振动容许聚合物的肿胀和蔓延，产生更佳的界面黏合，并且有可能造成具备各向同性机械性能的部件。测试再次发生在MakerGearM3上，团队为包括振动而自定义。用于40kHz压电晶体螺栓夹紧换能器产生振动，额定功率为25W。

用于连杆和螺纹紧固件将加热器相连到加热器块。“用于连杆可以耦合换能器产生的振动，增加从加热器块到换能器的热传递，”研究人员说道。

“将冷末端部分加装在打印头组件上，打印头的总共振频率测量为34.4kHz。”将频率固定式的超声波信号发生器调节到打印头的共振频率并相连到换能器，以获取鼓舞信号，使燃烧室表面以测量的频率振动。

通过在扫瞄发电机频率的同时测量燃烧室表面处的仅次于振动幅度来确认该共振频率。当在靠近测量的谐振的频率下鼓舞时，换能器输入反而在整个换能器→连杆→热端组件中作为热量减弱。二、用作界面黏合强度测试的双层单轨道试样的Trouser挤压试验（a）概念草图，（b）印刷双轨道试样的实际挤压试验。

研究人员用于ASTMF88挤压测试来测量互相关联的挤压和能量，该系统以评估已密封的柔性带上之间的黏合性而著称。该测试与此相关，因为主题也是灵活性的。

研究结果显示黏附力保持一致。然而，当轨道宽度与燃烧室直径比从0.74变化到1.47时，黏附力减少但随后在1.2一处均衡并且在较小比率下显得更加较低。这种反应是由从燃烧室前进的水平流动的聚合物东流中的剪切力引发的。随着聚合物的流速和速度的减少，宽幅减少。

“这种流速的减少反过来减少了聚合物在轨道顶部和底部表面附近所经历的局部剪切应力，并造成这些区域中聚合物链的解法胶体量减少，”该团队回应。“这种链排序的减少（或聚合物链胶体的增加）可以减少聚合物在向量方向上的扩散性，这有助减少层间粘合力，因为聚合物在界面上的收缩减少。”扩散性有可能是由聚合物链解法胶体引发的，这也不会减少链肿胀，从而抵销聚合物打印机台阶的减少。研究人员总结说道：“与超声波振动涉及的影响归咎于成像引发的聚合物链从次级相互作用中的肿胀减少，以及由于剪切状态引发的收缩和胶体的减少。

”（a）1.0毫米长的示例挤压测试的力-间隔距离曲线（b）对于掌控和成像振动辅助的FDM3D打印机条件，界面黏合强度依赖印刷轨道的宽度。误差棒回应在等价的轨道宽度下，在对照和成像条件下测量的四个试样的黏合强度的标准偏差。

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