温度对于3D打印耗材成型的帮助

基本能够实现TPU耗材的挤出成型，经激光测径仪的测量和调节也都控制在尺寸误差之内。由于设定了不同的口模温度，因此每次都需要对其他相应参数进行调节，直至达到成型稳定状态。3D打印使用的TPU耗材挤出温度有两个临界值，过低（170）和过高（200）的温度都不适宜挤出拉伸成型。随着温度的改变，不同温度下的外观表征也有所区别，表和图中显示了稳定状态下TPU耗材的出料状态和透明度。在低温状态下，TPU耗材呈现暗白色，这主要是因为低温下的塑化程度低，内部高分子还处于熔融不充分状态中，而且挤出表面略硬。随着温度的上升，塑化程度上升，可以明显看出TPU耗材的透明度上升，耗材外表面澄清、无杂质，这也达到了适宜的外观状态，因而温度升高是有利于耗材成型的。

除了耗材外观表征和尺寸之外，耗材的微观表征也一样能够反映表面质量，而且能进一步地观察表面缺陷。本次微观分析采用的显微镜是美国OPLENIC公司Ｍ-BD-T3型号的光学显微镜，截取5cｍ长的TPU耗材，依次对不同温度状态下的耗材外表面进行观察，图为实际拍摄的微观表征图片。

从图中可以看出，在低温区域（175-185°C），TPU耗材表面比较平滑，虽然透明度不高，但是表面基本保持流线型状态。而在高温区域（190-195°C），虽然宏观上看到的耗材表面清澈透明，但是微观上却有不少缺陷，比如明显的凹槽和凸起，这也与加工过程中熔体的不稳定性有关。而且温度的升高还带来了气泡的产生，严重部位产生了熔体破裂，这实际上与熔体流动有关。由于熔体在出口截面上存在较大的速度梯度分布，过高的挤出温度导致熔体粘度急剧下降，使其抵抗外界变形的能力降低，一旦熔体离开口摸后，失去边界约束，就会导致不规则的胀大变形，同时温度过冷引起了杂质和气泡的夹带，出现了缺陷。总的来说，从表面质量来看，本次加工的TPU耗材适宜的温度区间是在185和190°C间，虽然还包括其他微小工艺参数的影响，但是大体上已经符合打印条件了。

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