特种工程塑料3D打印设备的系统方案设计

基于柔性3D打印的介电驱动器件，设计了两种代表性的柔性驱动器件，软体鱼和软体抓手，获得了理想的驱动效果，整个设计和测试条件为柔性器件一体化快速成型提供了参考思路，具体的研究过程如下：

设计了软体机器鱼的结构形式和驱动区域，采用“VHB-碳膏-VHB”的水下驱动形式。确定了一体化3D打印工艺，将驱动框架和柔性框架结合在一起，实现了介电薄膜（VHB）和柔性基体（TPU）的高质量粘合。

软体鱼达到了稳定的游动效杲，实现3cｍ/s的稳定游动速度，并进一步提出了自带电源游动的软体鱼形式。

此次3D打印设备设计主要是针对特种工程塑料，相比于普通塑料和工程塑料，其熔点更高、流动性更差、加工环境苛刻，因此需要对普通3D打印设备进行升级改造，以适应新的加工对象。塑料的3D打印需要经过加热熔融和熔体固化的过程，在微尺度下就是聚合物的固态-液态-固态转变的过程。在这期间高分子结构形态受加工条件影响也发生改变，最后影响打印制品的物理性能和表面质量。特种工程塑料加工条件重点是喷头的加热和温控室的调节。前者是针对固-液转变过程，后者是针对液-固转变过程。由于特种工程塑料熔点大多在300°C以上，结晶性差，因此需要打印机中各部件保持高性能水平，其中就包括打印喷头、温控室、外框架、移动组件、打印平台等。

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