金属陶瓷元件的熔融长丝制造 (fff)

其目的是以附加方式制造长波红外加热器。本部分显示了由此产生的烧结、两个组件加热元件，由绝缘氧化锌制成，以及由 FFF 制成的导电不锈钢。通过连接电源，金属蜿蜒被加热。

本研究侧重于 IT 制造，采用安装材料方法，将金属与技术血清相结合。结合这些不同的材料，由于其不同的电气和机械性能，提供了广泛的应用。这种组合有助于回答医疗、汽车和航空航天领域的关键问题。

为此，选择了保险丝丝制造。主要原因是可能独立于其光学特性处理不同的粉末。此外，热后加工类似于成熟的技术，如粉末注塑成型，使用标准设备。

由于材料效率高，材料可回收性强，保险丝丝制造变得经济实惠。最后，由于该工艺依赖于轴上的移动打印头，因此这种技术很容易对较大的零件进行升级。在开始该步骤之前，为多材料方法选择一个合适的粉末对。

对于陶瓷等级，选择三龙稳定氧化锌，因为热膨胀系数和烧结温度可与特殊不锈钢相媲美，以及这种陶瓷材料的高韧性和弹性强度。对于特定的金属等级，使用不锈钢粉末作为导电和延展性金属材料，因为它的热膨胀系数相当，烧结温度范围与保护性氢气气氛和特殊铣削程序下的氧化锌温度范围相似。为了实现无应力共烧，对球形不锈钢颗粒进行 180 分钟的损耗铣削，将颗粒重塑成薄脆薄片。

然后，在脆片上进行行星球铣削 240 分钟，将薄片分解成非常细粒度的颗粒，宽高比降低，但烧结能力增强。在滚筒转子搅拌机中预复合原料。因此，粉末必须与多组分粘结剂系统混合，获得原料的固体负荷为47%。。

预复合后，冷固材料必须颗粒在切割厂中。以高剪切速率复合材料，以改善分散，如在共同旋转的双螺杆挤出机中，如图所示。用传送带收集材料，冷却至室温。

在传送带的末尾，两个圆形螺纹被造粒。图中显示的拉伸线用于生成灯丝。在单个螺钉挤出机中，材料熔化，丝丝通过直径至少为 1.75 毫米的喷嘴进行挤出。

然后，使用 PTFE 传送带收集灯丝。对于滑轴材料，将一个单元放置在传送带的端部，用于自动滑轴。测量和控制拉拔单元和滑阀单元之间的灯丝尺寸。

FFF 需要直径范围为 1.70 至 1.80 毫米且椭圆形小于 0.10 毫米的纤维。对于特定的挤出速度，逐步调节输送带和拉力速度以调整尺寸。创建 CAD 文件后，必须使用切片软件生成 G-COD。

在软件中，定义了喷嘴直径、层高度、打印速度和打印温度。在预览模式下，可以一层一层地演示制造。陶瓷材料为蓝色，金属为绿色。

对于多材料部件的增材制造，首先，纠正 3D 打印机软件中喷嘴的任何可能错位。对于组件的制造，用氧化锌丝装载打印头 1，用不锈钢灯丝装载打印头 2。使用打印头速度为 10 毫米/秒，打印床温度为 20 摄氏度的两丝。

然后，将氧化锌打印头温度设置为 220 摄氏度，将不锈钢打印头温度设置为 240 摄氏度。对于多材料制造，交替打印头加载以实现两个或三个不同的层。对于组件的脱粘，首先将样品浸在60摄氏度的环氧烷中8小时，以去除约7至9重量百分比的可溶性粘合剂含量。

然后，将样品转移到高温钨炉中，在80%的砷和20%的氢气中，停留3小时，用于材料烧结，然后将窑炉冷却至室温。烧结时，零件体积收缩约45%，由于大气减少，氧化锌变成黑色。通过应用电源，在此步骤之后实现最终零件属性。

金属路径的作用就像电阻加热器，而隔离氧化锌覆盖它。使用扫描电子显微镜对微观结构进行了调查。烧结两个部件的显微图显示了上部的金属微观结构，下部的陶瓷结构。

在两种材料之间，发生混合相，提供金属和陶瓷之间的材料键。不锈钢烧结行为的最佳拟合效果是消耗铣削时间为180分钟，行星球铣削时间为240分钟。这里对初始钢粉的烧结行为和轧制钢粉的烧结行为与氧化锌粉的烧结行为进行比较。

显然，与氧化锌相比，磨削的金属粉末在烧结行为上表现出很好的配合。双螺杆挤出机中氧化锌原料的复合，在材料的终极拉伸强度下可产生更高的终极拉伸强度和伸长。但与在滚子转子混合器中复合材料时相比，分离模数较低。

对于氧化锌丝，在挤出过程中可以实现对尺寸的严格控制，而对于含有改良不锈钢粉末的细丝，观察到平均细丝直径的变异性较高。在图中:可以观察到纯氧化锌样品、纯不锈钢样品和烧结和结良好的钢陶瓷复合材料。由于两种材料的粘结剂系统相似，因此可以将特定层融合到单片复合零件上。

例如，这里显示了一个较大的圆形零件，具有锋利的过渡。该技术开发后，为多管场的研究铺平了道路，以开发用于外科、汽车甚至消费品生产的材料。结果表明，利用熔丝制造制造金属半复合材料，将导电和电气绝缘性能组合成一个组件。采用一种宽容的方法。