利用浆料直写技术可实现陶瓷3D打印的无模常温成型,基于螺杆挤出机在食品加工等领域的广泛应用,提出一种螺杆挤出结构代替原有的针筒式挤出结构,为了理解陶瓷浆体在螺杆螺道内的流动情况,首先通过流变仪测定了浆体的流变特征并采用MATLAB拟合了浆体的本构方程,最后利用格子Boltzmann方法(LBM)对流动过程进行了分析,获得了流线图及速度场分布情况,由数值模拟的结果可以发现,浆体的流动主要集中在螺道的中部,而在靠近壁面的部分速度较小。

浆料直写技术作为陶瓷材料成形新兴技术3D打印中的主要技术之一,可以实现对简单形状工件的快速成形。以单螺杆挤出机为出料结构,以SiO2陶瓷粉末为主要原材料,制备成形所需的混合浆体,利用流变仪进行流变实验,通过MATLAB进行拟合后获得浆体的流变方程,提出修正格子Boltzmann方法(LBM),对浆体在螺杆中流动进行数值模拟分析,结果表明提出的修正LBM可以有效模拟陶瓷浆体的流动。数值分析结果显示SiO2陶瓷浆体的流动主要集中在相邻螺棱的中部且在不同位置处的速度存在明显的差异。

利用浆料直写技术对SiO2粉末进行成型时,将受到诸多因素的影响,其中颗粒大小即为其中重要因素之一。利用不同颗粒大小SiO2粉末制备对应的陶瓷浆体,针对流变实验中浆体呈现的典型非牛顿特征,提出一种修正格子Boltzmann方法(LBM)对浆体在挤出机中的流动进行分析,从流体力学角度探究颗粒大小对浆体流动性的影响,结果表明不同颗粒大小导致了流线中心位置及流速大小的差异,较小粒径的陶瓷粉末将有助于浆体的流动。对于不同颗粒大小制成的浆体,其在挤出机中的流动均主要集中在中部位置,在后期设计挤出机结构时可考虑增加螺距,增大有效流动区域。