19、3D打印优化：流变评估的重要性

3D打印优化：流变评估的重要性

1. 引言

熔融长丝制造（FFF）是增材制造（AM）技术之一，它通过将挤出的热塑性聚合物熔融长丝精确沉积在平板上创建零件。该过程由计算机根据预先记录的程序控制，包括在z方向上沿连续的x - y平面沉积聚合物长丝，形成逐层沉积机制。在众多可用的热塑性塑料中，只有有限的几种聚合物，如聚乳酸（PLA）、丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯（ABS）和聚丙烯（PP），常用于这项技术。

这项技术发展的一个关键限制是难以实现长丝之间和层与层之间的良好粘附，以及防止零件结构内形成空隙。这是因为高粘度的熔融热塑性塑料的扩散系数较低。在没有外力或压力的情况下，确保每个熔化的长丝与先前沉积且因快速冷却而固化的相邻长丝之间的强粘附是一项重大挑战。

在聚合物转变过程中，几个参数会影响最终零件的性能。特别是粘弹性（粘度和模量的组合）和流速起着重要作用。这些参数与聚合物的流变性质内在相关。因此，在FFF过程中研究聚合物的流变学对于理解潜在现象和优化制造过程至关重要。

聚合物的流变性质对温度变化高度敏感，导致其物理状态从固态转变为熔融态，反之亦然。随着聚合物经历这些转变，其流变特性也会发生显著变化。因此，温度是整个FFF过程中的一个主要影响参数。此外，聚合物的流变属性还受应变率或流速的影响。鉴于流变性质与温度之间的相关性，可以在这些性质与FFF过程中沉积长丝的不断变化的温度之间建立联系。这一概念有助于在沉积过程中建立流变性质（如作为“转变”指标的粘度）与长丝的“温度”和“时间”之间的联系。这种整合促成了转变 - 温度 - 时间（TTT）图的发展。TTT图为该过程所需的最佳温度和粘度条件提供了宝贵的见解，在特定沉积期间优化粘度 - 温度相互作用方面起着关键作用。 <