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.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

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。

在全世界制造业都在向智能制造进军的过程中,新型制造业对三维打印行並也提出了新的发展要求。基于智能制造的理念,需要新型成形材料、更加广泛的信息技术、更加智能化的三维打印数控系统,来带动三维打印技术继续往高端制造业发展,形成智能化、精密化、服务于个体与工业生产的发展趋势。重点突破三维打印成形效率低,表面质量不高的问题,并且实现大型零件的三维打印、具有生物适应性的复合材料新成形工艺,综合提升一次成形件的精度、强度和物理性能;在普通消费级市场应用的前提下,研究开发金属、陶瓷等高烙点工业级三维打印设备;三维打印服务业发展将会更加迅速,基于网络的全球化三维打印市场将会进入个人与家庭中,三维制造在线平台会涉及今后生活的方方面面;更加智能化的三维打印软件系统,各大厂商自主研发的配套软件在未来会结合设计、辅助制造、工艺分析等形成一体化的系统软件,实现从设计到产品全线的信息化,并且结合物联网形成远程生生产。综上所述,未来三维打印技术必将与汽车、医疗、模具和家庭服务等领域结合更加紧密。

石膏因在自然界中的含量丰富、低毒、干燥时不需要相对高的温度和能量等特点,被认为是最可能替代水泥的材料。高达 600 亿 t 的储量,使我国的天然石膏储备量稳居世界第一,新疆的石膏储量也达 1 亿 t 以上。此外,工业副产石膏的排放量也与日俱增,约占石膏原料的 10%,这些都为发展石膏材料提供了得天独厚的资源优势。发展石膏墙体材料在充分发挥资源优势的同时也解决了墙体材料的节能问题,对节约能源、可持续发展及科学观的深入起了十分积极的推动作用。选择研究石膏材料,是因为石膏材料具有以下优点:

(1)节能:石膏不仅生产能耗低,而且应用能耗低 石膏的煅烧能耗是常用的几种无机胶凝材料中最低的,约为水泥的 1/4,石灰的 1/3。石膏相较于钢筋混凝土等建材而言,手感较为温暖,是一种不可多得的“暖材”。同等厚度的条件下,石膏的保温隔热性能比砖瓦、砂浆、混凝土的保温隔热性能要好得多,约为砖瓦的 3 倍,砂浆的 4 倍,混凝土的 5 倍。例如,采用 200mm 厚的石膏板砌筑而成的墙体的传热系数仅为 0.17 kcal/(m·h·℃),约为采用厚度为 370mm 普通砖砌筑而成的外墙的传热系数的 1/8 倍,相比于普通砖墙,可节约能源 60%以上。

(2)环保:石膏材料在其全生命周期中,具有极强的环境友好性 石膏材料本身极为卫生,不含醛类物质和放射性元素,对人体无害,保护了居住者的生命安全。

您需要先支付 5元 才能查看全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找,微信号:bysjorg 、QQ号:3236353895;