在高粘度和高固体含量多元件能量材料的增材制造中对挤出过程进行数值模拟和实验研究
Dashun Zhang1, Shijun Ji1, Ji Zhao1
1School of Mechanical and Aerospace Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China.
Micromachines
|February 27, 2026
概括
这项研究优化了对高粘度能量材料的增材制造设备,发现圆柱形螺丝和特定的结/挤出速率确保了稳定的线材形成和复杂形状制造.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 螺丝粘附和喷嘴堵塞是高粘度,高固体含量能量材料的增材制造中常见的问题.
- 这些现象阻碍了复杂的能量材料结构的精确和安全的制造.
研究的目的:
- 为了研究和减轻螺丝粘附和喷嘴堵塞在能量材料添加剂制造.
- 优化设备设计,以提高安全性,精度和极端条件下的适应性.
- 为了实现复杂形状的能量材料充电的连续和稳定的发光线形成.
主要方法:
- 结合数值模拟和实验验证,用于分析能量材料挤出.
- 形和圆柱形螺丝被设计和模拟以了解内部压力和剪切速率的变化.
- 开发和测试了一种Z形轮曲装置和一个带有两级螺丝的双喷嘴打印装置.
- 用聚合物结合爆炸物 (PBX) 泥进行了挤出实验,以确定最佳的和挤出速度.
主要成果:
- 数字模拟通过分析压力和剪切率模式来指导印刷设备的设计.
- 实验验证确定了PBX泥的和挤出率之间的最佳匹配关系.
- 发现,具有3mm空隙的圆柱形螺丝设计优于形螺丝.
- 最佳参数包括以25rpm为均泥 (70%固体) 的3小时制过程,并用1.55mm喷嘴挤出,5rpm水平螺丝和7rpm垂直螺丝用于"饥饿养".
结论:
- 优化的增材制造设备成功生产了复杂形状的PBX充电.
- 这些发现证实了对高能耗材料增材制造的安全控制,精度和适应能力的改进.
- 该研究提供了一种经过验证的设计解决方案,用于克服处理高粘度能量材料的常见挑战.
