压电式喷射三维打印成型系统开发和实验的研究

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1、分类号学号M200970534学校代码10487密级硕士学位论文压电式喷射三维打印成型系统开发与实验研究学位申请人：朱天柱学科专业：机械制造及其自动化指导教师：张鸿海教授答辩日期：2012年1月9日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDevelopmentofThreeDimensionalPrintingSystemUsingPiezoelectricInkjetTechnologyand

2、itsExperimentalStudyCandidate:ZHUTianzhuMajor:MechanicalManufacturingandAutomationSupervisor:Prof.ZHANGHonghaiHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或

3、撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以

4、上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要快速成型技术具有加工周期短，成本低，应用范围广等优点，能够适应现代产品更新换代速度快对设计和制造的要求。三维打印技术是目前快速成型行业最有生命力的技术之一。现有的三维打印成型系统一般采用热气泡式喷射技术，即依靠加热溶液产生气泡来生成微滴，这种方式会对喷射溶液的性质带来影响，特别是生物、医药等新兴材料。目前，三维打印成型系统一般价位较高，成型材料价格不菲。因此，展开对三维打印成型的理论研究，开发出一套对所喷射材料无热影响、成型

5、材料成本低的三维打印成型系统具有重大的现实意义。本文分析了三维打印成型的工作过程，对比了各种喷射技术的特点，研究了溶液的喷射性能，分析了液滴对粉末表面的冲击、润湿和渗透的机理，为三维打印成型系统的开发、成型用粉末材料和溶液的配制、成型工艺的设计提供了理论依据。针对开发能够喷射热敏感溶液、成本低廉的三维打印成型系统的目标，本文将压电式喷墨打印机改造为适用于三维打印成型系统的喷射系统，并开发了模块化设计的机械系统，设计了三维打印成型系统的工作流程并开发了控制软件及硬件。在研究原压电式喷墨打印机所喷射墨水的物化性能的基础上，配制出

6、与原墨水性能接近的喷射溶液。研究了粉末材料的形状、粒度、成分及含量等因素对三维打印成型的影响，配制出了用于制造模型的粉末材料配方。分析了成型工艺参数对成型性能和质量的影响，主要包括铺粉参数、打印层厚、切片方向、每层打印时间、成型温度等工艺参数。通过实验分析了三维打印成型试验中经常出现的制件缺陷及产生的原因，并提出相应的解决方案或者改进措施。通过实验，所开发的快速成型系统可制作出各种通用模型和具有复杂曲面的模型，如可啮合的齿轮组、螺旋桨模型等。制作的外壳模型包含直径0.5mm的小孔，厚度0.8mm的薄壁等细微结构的模型。开发的

7、系统成型误差在±0.2mm以内，打印速度可以达到40-80s/层。关键词：三维打印压电式喷射技术成型材料工艺参数I华中科技大学硕士学位论文AbstractRapidPrototyping(RP)technologycanmeetmodernmanufacturing’srequirements,withitsadvantagesofhighspeed,costeffectiveandwideapplications.ThreeDimensionalPrinting(3DP）isoneofthemostpromisingtec

8、hnologiesintheRPindustry.Theexisting3DPsystemsmostlyadoptthermalinkjettechnology,whichgeneratesmicro-dropletsthroughheatingthefluid.Thismethodinf