基于3D打印技术的石膏基材料组分设计与成型工艺研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

制造业是社会物质财富的主要来源,是人类赖以生存和发展的基础,反映出一个国家或地区的科技发展水平、经济实力、生活质量及国防能力等,而随着现代科技的迅速发展以及社会对效率的越来越重视,一种更适应社会发展的新的成型技术——快速成型技术带来了兼具快速与高效的革命。

快速成型技术是计算机辅助设计及制造技术、逆向工程技术、分层制造技术(sft)、材料去除成型(mpr)或材料增加成型(map)技术以及它们的集成。简单地说,快速成型技术就是充分结合三维 cad 数据,通过快速成型机的运作,将材料一层层地堆积成实体原型。该技术借助精密传动、激光、计算机、数控等一系列现代化手段,将计算机辅助设计(cad)和计算机辅助制造(cam)集成一体,可以自动、直接、精确、快速地把想要设计的物体从思想模型转化为具有一定功能的实体原型或模具,从而可以对产品进行快速准确的修改、分析和评价,大大缩短了制造周期。该技术不但已经广泛应用于工艺设计、家电制造、船舶、航空航天、汽车、医疗、建筑等领域,而且越来越多的艺术领域工作者也开始青睐这一技术。

在各类快速成型技术中,三维快速成型打印技术被誉为其中最有生命力的技术,具有设备和操作简单、材料类型广泛、材料便宜、成型过程中无污染、成型精度高、成形速度快等优点,该技术成本低廉,运行及维护费用低,可靠性高,而且不需要专门的支撑材料。目前,3d打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等,除此之外,彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3d打印领域得到了应用。3d打印所用的原材料都是专门针对3d打印设备和工艺而研发的,与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别,其态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等,通常,根据打印设备的类型及操作条件的不同,所使用的粉末状3d打印材料的粒径为1-100μm不等,而为了使粉末保持良好的流动性,一般要求粉末要具有高球形度。

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2. 研究的基本内容与方案

材料制备:通过常压水热法制备不同长径比的半水石膏粉末,在石膏粉末中加入一定掺量的助流粉体(二氧化硅微球),在水中加入一定比例醇、盐为水基固化,通过模拟打印过程制备石膏试块

研究内容:

1研究通过常压水热合成制备不同长径比的石膏以及其长径比对水化强度的影响。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,熟悉3d打印成型工艺,开展石膏材料的常压水热合成实验。

第7-8周:批量合成具有不同长径比的石膏粉体,研究不同的助流改性方法对的石膏基材料的流动性、堆积密度等影响规律。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] shakor p, sanjayan j, nazari a, et al. modified 3d printed powder to cement-based material and mechanical properties of cement scaffold used in 3d printing[j]. construction and building materials, 2017, 138: 398-409.

[2] ruzaidi a f b, mandal u k, chatterjee b. glidant effect of hydrophobic and hydrophilic nanosilica on a cohesive powder: comparison of different flow characterization techniques[j]. particuology, 2017, 31: 69-79.

[3] baoguo m a, jiang q, huang j, et al. one-pot in-situ surface modification of silica nanosphere by siloxane-coupled polycarboxylate with improved aqueous dispersion stability[j]. journal of sol-gel science and technology, 2017, 83(3): 582-589.

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