不同糊化度淀粉材料结构演变对其热挤压3D打印成型性的影响

食品3D打印是一种具有重要应用前景的新型食品加工技术,也是食品科学领域的研究热点.文中在通过控制淀粉糊化获得不同糊化度淀粉凝胶材料的基础上,利用现代结构分析技术探究了控制糊化体系中大米、小麦和马铃薯淀粉材料多尺度结构的演变行为,以及结构演变对3 D打印成型性的影响.结果表明:随着糊化度从30％升高到70％,淀粉颗粒的层...     

光固化3D打印羟基磷灰石工艺参数优化

采用光固化3D打印技术,以羟基磷灰石、光敏树脂和分散剂为原料,成型后通过脱脂烧结得到支架样品,研究了球磨时间、粉体粒径尺寸、配比及不同种类分散剂对浆料黏度的影响．通过优化工艺参数及热重分析,扫描电子显微镜和黏度测试等技术方法对制备的支架试样进行了分析．结果表明:浆料的最佳球磨时间为120 min;采用油酸作为分散剂,羟基磷灰石采用15 wt%的纳米羟基磷灰石+85 wt%的微米羟基磷灰石的粉体配比可获得最佳的流动性,以此光固化3D打印后烧结制备的HAP支架材料具有较好性能．     

3D打印铝合金力学性能的非线性超声检测

为了研究非线性超声检测技术评估材料抗拉强度的可行性,对不同成型角度下的3D打印铝合金材料进行非线性超声检测和力学拉伸试验。结果表明材料的抗拉强度、微观缺陷比率和超声非线性系数三者之间有很强的相关性。随着材料微观缺陷比率增大,超声非线性系数也随之增大,而抗拉强度呈现变小的趋势,因此超声非线性系数可以评价材料的强度。此外,对不同成型角度下的3D打印铝合金试件进行疲劳试验,发现疲劳加载后试件的超声非线性系数随着微裂纹萌生而增大。因此,非线性超声检测技术可用于3D打印铝合金材料力学性能的评估和微裂纹的检测。     

生物3D打印机气动挤料系统协同控制研究

气动挤料方式作为挤出式生物3D打印机常用供料方法，存在气动挤料与打印头移动协调性差，打印效果不理想等问题，我们为此提出气动挤料与打印头移动协同控制方法，实现打印模型中纤维线条直径一致性控制.文章介绍了气动挤出系统组成和电控系统组成，建立了气动挤出过程数学模型，并通过AMESim-Matlab联合仿真得到打印头气动挤料速度与打印头内外压差、针头内径的关系，以及气动挤料系统工作时打印头移动目标速度.最后提出了气动挤料及打印头移动速度协同控制方法，通过打印实验验证了协同控制方法的有效性.     

基于FDM技术的阶梯效应弱化及特征保留自适应分层算法

当FDM-3D打印在模型细节特征较多、外轮廓曲率变化较大时,阶梯误差明显且无法有效保留细节特征.以列表排序法去除STL模型冗余数据并重新建立其三角面片拓扑关系,并提出一种基于FDM技术的自适应分层算法.该算法将3D打印自适应层厚计算问题分解为弱化阶梯效应与保留细节特征两部分,将阶梯误差分别描述为体积误差与尖端高度,模型特征以点、线、面的形式分别计算,得出4个自适应层厚分量并加权结合,以防止特征遗漏为目的,确定下一个分层扫描面高度.与常规等厚分层算法相比,该算法试验模型成型时间缩短30%、分层数减少27%、体积误差缩小34%,且表面质量更佳,在保证3D打印成型质量的前提下,能够最大程度地减少分层数.     

矿物掺合料对3D打印水泥基材料力学各向异性的影响

为探究矿物掺合料在3D打印混凝土中的作用机理，研究粉煤灰(FA)、矿粉(S)、硅灰(SF)单掺和复掺对3D打印水泥基材料抗压强度、抗折强度的影响.结果表明：单掺时，打印组和模筑组力学性能的变化规律基本保持一致，粉煤灰和矿粉会降低混凝土的抗压强度和抗折强度，而硅灰则会提高混凝土的力学性能.复掺时，材料力学性能大小顺序为：S+SF>基准组>FA+SF>FA+S.此外，3D打印混凝土的抗压强度无明显各向异性，而抗折强度有明显的各向异性.打印组在x方向的抗折强度比y、z方向低25%～40%,在x、y、z方向的抗折强度比筑模组低10%～30%.     

喷墨打印纸质SERS基底应用于水果中福美双的检测

采用喷墨打印技术在疏水性相片纸表面沉积银纳米薄膜，制备了一种高效的纸质表面增强拉曼散射（SERS）基底（银纳米薄膜/相片纸），并利用接触角测量仪与扫描电子显微镜（SEM）表征相片纸书写前后的浸润性和表面形貌.通过模拟福美双在果皮表面及果汁中的残留状态，对银纳米薄膜/相片纸基底的应用潜力进行评价.研究发现，该基底可以直接识别出果汁溶液或果皮表面掺杂的福美双分子，不需作任何预处理.对掺杂福美双的果汁最低检测的质量浓度低至0.024 mg∙L^-1，且特征峰强度与浓度间具有较好的线性关系；对果皮表面残留福美双分子的检测限为0.25 ng∙cm^-2.此外，在吸附福美双/果汁的基底表面随机选取10个点，研究银纳米薄膜/相片纸的均匀性，经计算1 142和1 377 cm^-1处的特征峰的相对标准偏差分别为7.8%和5.7%.结果表明：银纳米薄膜/相片纸在农药残留检测方面具有潜在的应用前景.     

3D打印菱形聚合物厚度对尾砂充填聚合物抗弯性能和微观结构影响机制

下向进路式充填法是开采破碎矿体行之有效的方法之一。在此环节中，充填体人工假顶的稳定性对于保障人员和设备安全是至关重要的。本文基于3D打印技术，探索制备了一种掺加菱形复合结构的尾砂充填聚合物。采用三点弯曲和数字图像关联（DIC）技术等综合手段，探讨菱形复合结构不同层高和灰砂比影响下尾砂尾砂充填聚合物的抗弯特性。试验结果表明:层高为14 mm的3D打印菱形聚合物组合试样具有极强的挠曲特性，最大挠度值达30.1 mm；而层高为26 mm的3D打印菱形聚合物组合试样在挠曲特性方面略差，但其抗弯强度较高，为2.83 MPa。本文研究结论能为下向充填体采矿法人工假顶构筑提供一定的理论参考依据。     

基于多元逐步回归分析的3D打印模型性能研究

为满足医生对脊柱畸形患者的可视化诊断和病例打印模型低成本高效率的制造需求，本文设计了层高、外壳层厚、底部/顶部厚度、填充密度、打印速度、打印喷头温度、平台温度等7个参数的混合正交试验，采用3D打印中的熔融沉积技术打印标准试样，利用多元逐步回归法建立打印参数与打印模型密度、最大压缩力、抗压强度的函数模型。结果表明：最大压缩力和抗压强度性能均与填充密度、外壳层厚、层高构成了三元一次线性函数模型，密度性能与填充密度、外壳层厚、顶部/底部厚度构成了三元一次线性函数模型。     

贵州龙化石三维数字模型的构建与3D打印

针对古生物化石数字化建模过程中存在局部特征丢失、重构精度低、色彩还原性差等问题。以贵州龙化石为研究对象，采用非接触式激光三维扫描技术获取带纹理的点云数据，基于纹理映射的局部特征修复方法，讨论了不同特征线提取法对化石表面结构拟合精度的影响，构建了高精度、真实感三维数字模型，并采用基于白墨填充技术(White jet process, WJP)的全彩色3D打印技术对化石进行复制。研究结果表明：采用纹理映射特征修复结合探测轮廓线提取特征线进行曲面重构的方法能够精确的反映贵州龙化石的结构特征与纹理色彩，模型最大偏差为-0.019 1～0.020 0 mm。彩色3D打印技术制作的贵州龙化石模型表面光滑、结构精细、纹理色彩还原度高，能够克服传统化石复制方法与普通3D打印技术的不足，对古生物化石的研究、展示、复制提供了技术参考。