挤压工艺

聚合物挤出

挤出工艺是 FFF 技术的核心，涉及通过适当形状的工具对流态化聚合物进行连续成型，然后挤出物固化。 FFF 聚合物通常会被挤出两次：首先，聚合物在工业加工设备中挤出，生成商用 FFF 长丝，随后，长丝通过 FFF 系统挤出，生成增材制造产品。2 两个阶段的基本挤出过程在技术上相似，但工业长丝挤出过程和 FFF 加工过程中的原位挤出之间的硬件复杂性和精密程度截然不同。这些差异给设计人员带来了必须适应的技术挑战，也为 FFF 系统开发人员带来了 DFAM 研究机会。

颗粒挤出通常由电机控制的螺杆系统组成，该系统从料斗中输送颗粒，并通过加热孔将其压缩。具有多个加热元件的温度反馈控制用于精确控制整个系统的温度分布。螺杆系统通常分为三个区域： 运输区域，将固体颗粒装载到系统中；过渡区，机械加工和加热使聚合物流化；以及熔体输送区，其中流体聚合物被驱动至挤出模头。挤压模具将预期的最终几何形状强加在挤压材料上。挤出系统面临的一个重要挑战是模头膨胀现象，这是指当挤出物离开模头限制时观察到的横截面积的增加。对于给定的聚合物选择，这种效应是流动阻力的函数，而流动阻力又是熔体温度的函数。用于稳定挤压材料几何形状的典型设计措施包括控制挤压模具几何形状和相关材料，以及通过强制空气对流或水淬进行主动冷却。工业挤出技术的具体布局存在多种变体；例如，可以存在通风区以允许排出截留的气体；可以使用多个反向旋转螺杆来实现更彻底的混合并适应剪切敏感的材料；尺寸反馈可以提供给任何控制输入，以提高尺寸稳定性和材料产量。