精密成形工程

作者：吴雪雪, 刘洪军, 李亚军, 唐润, YatskovskyiDmytroa, 李亚敏

单位：兰州理工大学 a.材料科学与工程学院 b.省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050

关键词：双挤出头3D打印,石墨烯/SiC复合材料,水凝胶,支撑结构,浆料挤出

基金：国家自然科学基金（52062029）

目的 为双挤出头3D打印制备石墨烯/SiC复合材料提供水凝胶支撑结构设计依据和参考。方法 制备淀粉基水凝胶并分析其流变性、烧蚀性、挤出丝成形性和负载能力,采用3D打印技术制备网格试样并对试样尺寸进行测量,分析不同结构模式、不同打印方向和不同填充率对水凝胶支撑成形精度的影响,并对支撑复合材料间的匹配跨距进行了优化,最后将所得优化参数应用于水凝胶中并制备了复杂结构零件。结果 当石墨烯/SiC复合材料的倾角低于70°时,楔形零件发生明显变形,水凝胶呈现明显的剪切稀化特性,800 ℃烧蚀后几乎无残留,挤出丝完整均匀,可独立负载8 mm高的复合材料;不同结构模式按支撑高度偏差由小到大的顺序依次为直线、蜂窝、波浪、三角。当支撑打印方向为0°时,高度偏差最小（(+0.08±0.23) mm）,当支撑打印方向为30°时,偏差最大且误差线范围最宽（(+0.48±0.3) mm）;填充率对高度偏差的影响随着填充率的增大呈现出先降低后升高的趋势,当填充率为50%时,水凝胶支撑高度偏差最小;石墨烯/SiC复合材料和水凝胶支撑间应有一定跨距,但当跨距超过1 mm时,悬空位置明显变形;零件试制结果证明,优化的水凝胶支撑结构可用于制备复杂结构石墨烯/SiC复合材料。结论 水凝胶成本低、挤出成形好、烧结残余少、去除工艺简单,具备一定的负载能力,可以作为双挤出头3D打印石墨烯/SiC复合材料的支撑材料;且优化后的水凝胶支撑结构参数为直线模式、打印方向为0°、填充率为50%,2种材料的匹配跨距为1 mm。

来源：2025年第7期

《精密成形工程》期刊编辑部

查看精密成形工程杂志2025年第7期