3D打印溫度和3D打印填充率的研究基礎上,為了更加直觀的觀察FDM技術打印成型制品的內部形貌。采用掃描電鏡對3D打印標準拉伸樣條的斷面形貌進行了對比觀察,以最終確定非充氣輪胎的3D打印溫度和3D打印填充率的設置。
稱取一定重量的TPU材料,首先將其在烘箱中進行烘干處理,然后將熔融擠出儀設定到測試溫度進行預熱5min左右。再將烘干的TPU材料加入到熔融擠出儀中,同時在材料上端施加一定的作用力將加熱熔融的TPU材料擠出。稱量10min時間內TPU材料的擠出量,即為材料的熔融指數。
稱量一定重量的TPU材料,進行烘干處理。然后將毛細管流變儀設置到指定溫度進行預熱處理,達到預熱溫度后將烘干的TPU材料加入到毛細管流變儀的內腔中,測試前要進行取點個數設置、預熱和預壓次數設置以及校準操作,最終進行測試。最后通過計算機進行數據采集,根據采集的數據得到TPU材料的剪切黏度隨剪切速率的變化關系。

3D打印樣條測試部位通過液氮冷卻,在冷卻條件下將其折斷,進行斷面制作,并需要注意斷面的規整性,然后將需要測試的斷面進行噴金處理,最終通過掃描電鏡進行斷面形貌觀察。
熔融擠出儀測得LANXESS-PC930在210°C時熔融指數小,流動性差,所以提出了通過提高3D打印溫度來保證FDM成型時的穩定性這一決定方案。為了更加具體的確定3D打印溫度與材料流動性的關系,對LANXESS-PC930通過毛細管流變儀測試其流動性。
3D打印溫度下打印成型的標準拉伸樣條的應力-應變曲線。為保證研究的準確性,分別在20%、40%、60%、100%填充率條件下,只改變3D打印溫度進行標準拉伸樣條的打印,從而研宄3D打印溫度對FDM技術成型制品機械性能的影響。

相同3D打印填充率下,基本符合隨3D打印溫度的升高,其3D打印標準拉伸樣條的拉伸強度逐漸減低。只有在填充率為20%時,3D打印溫度為215°C的標準拉伸樣條的拉伸強度比3D打印溫度為210°C時的拉伸強度略大,而其余各3D打印溫度下的對比,均符合隨3D打印溫度的升高,其3D打印標準拉伸樣條的拉伸強度逐漸減低,原因分析可能是由于3D打印填充率太低,導致其3D打印成型的標準拉伸樣條內部存在一定的缺陷所導致。
隨著初始選定的3D打印填充率的增大,在相同填充率而不同打印溫度時,隨著3D打印溫度的提高,3D打印標準拉伸樣條的拉伸強度逐漸降低這一規律越明顯。因此,對于LANXESS-PC930在基于FDM技術打印制品時,選定3D打印溫度為210°C,將更有利于提高成型制品的力學性能。
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