實(shí)驗(yàn)名稱：水下電極涂覆器件功能化驅(qū)動(dòng)

研究方向：隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了眾多新型功能性材料的打印，包括柔性材料和特種工程塑料在內(nèi)的新型耗材代表了新的發(fā)展潮流。雖然柔性材料在智能傳感、柔性驅(qū)動(dòng)上有著深入研究，但是往往其制作過程比較復(fù)雜，重復(fù)性設(shè)計(jì)多，因此需要3D打印來簡(jiǎn)化制作工藝并加快優(yōu)化速度。特種工程塑料性能優(yōu)異，但無法用常規(guī)3D打印機(jī)制作零部件，迄今國(guó)內(nèi)外對(duì)特種塑料3D打印工藝成型方面的研究報(bào)道甚少。因此，本論文借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)設(shè)計(jì)了一種高溫3D打印機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)柔性材料和特種工程塑料的打印，研究了柔性智能結(jié)構(gòu)一體化打印工藝和PEEK內(nèi)填充工藝，為實(shí)現(xiàn)功能性材料的打印應(yīng)用提供參考。

(1)開展了3D打印柔性耗材(TPU)的擠出加工工藝實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)關(guān)注了擠出工藝中溫度參數(shù)的影響。通過分析不同溫度狀態(tài)下的TPU耗材質(zhì)量以及拉伸性能，發(fā)現(xiàn)隨著溫度上升，拉伸強(qiáng)度呈明顯下降趨勢(shì)，斷裂延伸率隨溫度無明顯變化，以此確定了確定適宜的擠出溫度。

(2)結(jié)合介電彈性體驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)了軟體機(jī)器魚和軟體抓手的結(jié)構(gòu)形式，制定了3D打印一體化成型工藝，包括預(yù)拉伸、涂電極、3D打印、裝電源這四個(gè)步驟。分別采用水下電極和空氣電極的涂覆方式實(shí)現(xiàn)了器件的功能化驅(qū)動(dòng)，其中軟體機(jī)器魚實(shí)現(xiàn)了3cm/s的穩(wěn)定游動(dòng)速度，軟體抓手達(dá)到了10.1mN/g的抓取性能。

(3)設(shè)計(jì)了雙腔臺(tái)式高溫3D打印機(jī)的主要結(jié)構(gòu)，包括多用途打印頭、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、鈑金外框架、輔助機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)組件。選用Corexy型移動(dòng)機(jī)構(gòu)和ChiTuPro控制板，PTC加熱+熱輻射燈相結(jié)合的加熱系統(tǒng)，溫度由獨(dú)立的溫度控制模塊控制。對(duì)噴嘴出絲不流暢的問題進(jìn)行了有限元模擬分析，得出實(shí)驗(yàn)條件下最佳0.4mm的噴嘴結(jié)構(gòu)。

(4)對(duì)PEEK內(nèi)填充工藝進(jìn)行了探索，研究擠出溫度、打印層厚、進(jìn)料速度對(duì)打印制品內(nèi)填充率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:降低進(jìn)料速度，在提高打印溫度的情況下，可提高填充率，而對(duì)打印層厚影響不大，并以此確定了適宜的打印參數(shù)。這為以后產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供參考依據(jù).

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>驗(yàn)證水下電極涂覆器件功能化驅(qū)動(dòng)