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打印件力学性能表征是什么?

更新时间: 2021-07-31 17:19:44  查看次数: 216    
在泉州,3D打印件的力学性能一直受到质疑。为了尽可能全面地认识我们运用环氧基材料所打印出来样件的力学性能,我们重点考察3D打印样件与纯环氧树脂、环氧树脂打印材料本身,以及不同路径规划下的打印样件,在准静态以及冲击测试条件下的力学参数对比。首先是材料准静态拉伸和弯曲的结果,模具成型制作的样品,后面标有角度的均为DIW技术打印的样品,其角度所代表的路径规划方式。


从单向拉伸测试的结果分析:

(1)10%质量分数的二氧化硅颗粒并没有起到很大的增强作用,相比于纯环氧,杨氏模量提升了8%,拉伸强度反而降低了17%。这是因为,从浇铸成型的角度看,二氧化硅的含量过高,导致树脂粘度高、不流动,难以贴合模具中较为锐利的边缘,且转移过程中极易产生气泡,尽管我们单独设计了模具,也通过离心和抽真空的方式,仍然无法完全规避其边缘或内部的样品瑕疵。而这些瑕疵或缺陷,对拉伸强度的产生了负面影响,因而出现强度反而下降的情况;

(2)尽管两种路径规划方式完全不同,但是杨氏模量和拉伸强度的差别都在3%以内,考略到测试误差,这种差别几乎可忽略不计。这表示,打印样品内部均一,没有明显各向异性。分析其与热塑性材料打印不同的是,我们采取的方案是先打印后固化,利用材料自身的流变性质保持形状,未固化的环氧树脂挤出线材之间,如果间距设置合理,其流动性足以填充由于由于路径设定而产生的内部空隙,并且线材彼此之间会有比较好的融合。以上原因,促成了其虽然打印路径完全不同,但拉伸强度以及模量稳定均一;

(3)打印件与纯环氧相比,力学性能表现几乎一致;与打印墨水材料本身相比,模量下降在5%以内,强度表现甚至更优,得益于其内部的均一性。弯曲的结果整体变化趋势与拉伸结果相一致,弯曲对于缺陷的反应没有拉伸敏感,因而弯曲强度未产生异常。四种测试样品之间弯曲刚度和弯曲强度的差别均在5%以内。