本技术公开了一种高精度3D打印的聚合物发泡制件及其应用,涉及3D打印技术领域。本发明所提供的高精度3D打印的制件,采用熔融挤出‑3D打印堆叠的方式制备,通过控制挤出的丝材在堆叠时的线速度以及挤出丝材的速度,大大提高了所得3D打印制件的精度,所得制件仅具有≤3%的尺寸误差,成型精度高,外观无明显突起和凹陷,且在制备过程中挤出稳定,股线堆叠均匀,制件的密度也达到了0.6g/cm<supgt;3</supgt;以下,实现了良好的减重效果,在航空航天、运动防护等多个领域都具有广阔的应用前景。
背景技术
聚合物3D打印技术的结构设计自由,可以实现无模具成型,加工周期短,已经成为聚合物材料加工领域的重要发展方向。和聚合物相关的3D打印技术包括以丝材为加工对象的FDM技术,以微末烧结为特点的SLS技术,以及通过光固化来成型的SLA技术,其中FDM技术所涉及的设备便宜易得,已经在多个技术领域得到广泛应用。
目前通过FDM 3D打印获得的聚合物制件通常为实心结构,质地较重,虽然通过镂空等结构和方式可以实现减重,但远远无法达到包括航空航天、运动防护等在内的多个领域对于重量的要求。通过对FDM 3D打印形成的制件进行发泡,是实现减重的一种方式,但存在树脂发泡困难、区域发泡不均匀、发泡制件的尺寸不易控制等问题,导致难以实际应用。
现有文献报道了采用超临界流体或者高压流体浸渍聚合物线材,而后通过FDM 3D打印设备的挤出口模挤出浸渍后的线材,在设备工作台上可控堆叠线材实现3D打印,进而制备聚合物发泡制件的方法,相当于是在3D打印的过程中就对原材料进行发泡(超临界流体或者高压流体可以作为流体发泡剂,使线材在从3D打印设备的挤出口模中挤出的瞬间就实现发泡膨胀),该方法同样可以实现减重,且通过该方法进行发泡制得的制件,泡孔分布更均匀,制件的形貌和尺寸也可控。然而,在3D打印过程中挤出口模会随着打印路径的设定而发生高速运动,挤出的线材也会具有显著的惯性,尤其是硬度较轻的线材,在惯性过大时会产生“漂移”的现象,导致会影响打印制件的尺寸精度。如何提高3D打印发泡制件的尺寸精度,仍然有待解决。
实现思路