主要研究了特種工程塑料和柔性耗材在3D打印方面的工藝及應用，設計了適合這兩類材料打印的3D打印設備，并開展了相應的實驗。一方面實現了柔性智能結構的一體化打印，設計制作了功能性的器件；另一方面探索了在特種工程塑料中具有代表性的聚醚醚酮的內填充工藝，為實現功能性材料的打印提供了參考。主要結論如下：

探討了3D打印柔性耗材（TPU）的加工工藝，改進擠出口模，并重點考察了擠出工藝中溫度參數的影響。通過分析不同溫度狀態下的TPU耗材質量，發現低溫下耗材的透明性差，而溫度過高以后會產生氣泡和熔體破裂。通過打印試祥的拉伸性能分析，發現隨著溫度上升，拉伸強度呈現下降趨勢，確定適宜的擠出溫度在180-185℃之間。

利用TPU耗材設計打印了軟體機器魚，驅動模塊基于介電彈性體，確定了魚軀干部分的最佳5ｍｍ厚度，并采用“VHB-碳膏-VHB”的水下驅動形式。一體化打印過程分為預拉伸、涂電極、3D打印、裝電源四個部分，并通過高溫慢速打印，實現了介電薄膜（VHB）和柔性基體（TPU）的高質量粘合。經過測試，軟體魚達到了穩定的游動效果，實現3cｍ/s的穩定游動速度，并進一步提出了自帶電源游動的軟體魚形式。

設計了軟體抓手的結構形式和驅動區域，提出了60ｍｍ、75ｍｍ、90ｍｍ這三種驅動單元方案，通過測試各驅動單元的變形角度和接觸力大小，確定了75ｍｍ最佳的驅動單元結構尺寸。與同類型的介電驅動器比較，顯示了較佳的綜合性能，單位質量下的驅動力達到10.1ｍN/g。利用驅動單元設計了四模塊的整體抓手，抓取效果穩定。

設計搭建了雙腔臺式特種工程塑料3D打印試驗機，包括打印頭、移動機構、外框架、輔助機構這些核心組件。著重設計了兩種柔性耗材和工程塑料的打印頭，搭建鈑金件外框架，選用Corexy型移動機構和ChiTuPro控制板，提出PTC加熱＋熱輻射燈相結合的加熱系統，溫度由獨立的溫度控制模塊控制。

上一篇：擠出溫度、打印層厚、進料速度等參數對于3D打印件的影響
下一篇：3D打印特種塑料和柔性材料的工藝改進研究