单螺杆挤出式3D打印机优化设计与温度场分析

作者：任礼,白海清,贾仕奎,秦望,安熠蔚,鲍骏

摘要：针对传统熔融沉积成型技术(FDM)型3D打印机存在打印材料选择受限,普通螺杆挤出式3D打印机难以打印物性相差较大材料且清洁护理困难等缺陷。通过分析FDM型单螺杆挤出式3D打印机喷头结构快速拆卸及更换的实用性,设计出可针对不同物料进行螺杆和料筒快速拆卸变更以适应相应材料物性参数的新结构,可实现FDM型螺杆挤出式3D打印机对打印材料更广泛的兼容和更便捷的清洁护理。料筒温度是保证螺杆挤出机构稳定工作的关键参数,以熔融温度区间较大的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料为研究对象,利用ANSYS Fluent软件对打印机喷头温度场进行了仿真分析,并利用隔热和散热两种方法对喷头结构进行了优化设计。结果表明,优化后的喷头结构熔融区域明确,适应材料物性参数,能够有效防止非加热区域温度过高以及物料过早开始熔融的现象,保证了打印机运行的安全性和稳定性。

发文机构：陕西理工大学机械工程学院 陕西省工业自动化重点实验室 陕西理工大学材料科学与工程学院

关键词：单螺杆挤出粒料3D打印FLUENT流固耦合分析Single Screw ExtrudingAggregateThree Dimensional PrintingFluentFluid-solid Coupling Analysis

分类号： TQ316.6[化学工程—高聚物工业]