SLS成形PA12/HA多孔支架的工艺参数优化及力学性能 
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Process Parameter Optimization and Mechanical Properties of PA12/HA Porous Scaffold Based on SLS
1 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400044
2 重庆理工大学机械工程学院, 重庆 400054
图 & 表
图 1. 粉末的DSC热分析。(a) PA12;(b) 5%HA/95%PA12;(c) 10%HA/90%PA12;(d) 15%HA/85%PA12
Fig. 1. DSC thermal analysis of materials. (a) PA12; (b) 5%HA/95%PA12; (c) 10%HA/90%PA12; (d) 15%HA/85%PA12
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图 2. 方形件的三维模型、尺寸以及打印的试样。(a)三维模型;(b)尺寸;(c)打印的试样
Fig. 2. 3D model and size of square piece and printed specimens. (a) 3D model; (b) size; (d) printed specimens
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图 3. 数值模型分析。(a)标准残差图;(b)预测值与实际值对比图
Fig. 3. Analysis of numerical model. (a) Standard residual; (b) comparison of predictive and actual values
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图 4. 不同参数对成形件密度的影响。(a)激光功率;(b)扫描间距;(c)扫描速率
Fig. 4. Influences of different parameters on density of formed part. (a) Laser power; (b) scanning spacing; (c) scanning speed
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图 5. 扫描间距和扫描速率对成形件密度的影响。(a)响应面图;(b)等高线图
Fig. 5. Influences of scanning spacing and scanning speed on density of formed part. (a) Response surface diagram; (b) contour plot
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图 6. 优化参数后的PA12成形件
Fig. 6. PA12 samples after parameter optimization
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图 7. 各孔型支架及单胞示意图。(a)方形;(b)圆形;(c)平行四边形
Fig. 7. Diagrams of scaffolds and their cells. (a) Square; (b) circular; (c) parallelogram
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图 8. PA12/HA多孔支架成形件
Fig. 8. PA12/HA porous scaffolds
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图 9. 各因素对支架压缩强度的影响。(a) HA比例;(b)孔型;(c)孔隙率的影响
Fig. 9. Effect of each factor on compressive strength of scaffold. (a) HA ratio; (b) pore type; (c) porosity
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表 1因素水平
Table1. Factor level
| Level | P /W | d /mm | v /(mm·s-1) |
|---|
| 1 | 22.0 | 0.1 | 1000 | | 2 | 27.5 | 0.2 | 2000 | | 3 | 33.0 | 0.3 | 3000 |
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表 2实验设计及密度分析
Table2. Experimental design and density analysis
| Testnumber | P /W | d /mm | v /(mm·s-1) | ρ /(g·cm-3) |
|---|
| 1 | 27.5 | 0.1 | 3000 | 0.87 | | 2 | 27.5 | 0.2 | 2000 | 0.89 | | 3 | 27.5 | 0.2 | 2000 | 0.90 | | 4 | 27.5 | 0.2 | 2000 | 0.80 | | 5 | 27.5 | 0.2 | 2000 | 0.83 | | 6 | 33.0 | 0.2 | 3000 | 0.68 | | 7 | 22.0 | 0.2 | 1000 | 0.80 | | 8 | 22.0 | 0.2 | 3000 | 0.44 | | 9 | 27.5 | 0.3 | 3000 | 0.42 | | 10 | 22.0 | 0.1 | 2000 | 0.78 | | 11 | 22.0 | 0.3 | 2000 | 0.46 | | 12 | 27.5 | 0.1 | 1000 | 0.92 | | 13 | 33.0 | 0.1 | 2000 | 0.85 | | 14 | 33.0 | 0.3 | 2000 | 0.49 | | 15 | 27.5 | 0.2 | 2000 | 0.82 | | 16 | 33.0 | 0.2 | 1000 | 0.88 | | 17 | 27.5 | 0.3 | 1000 | 0.87 |
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表 3因素水平
Table3. Factor level
| Factor | Level 1 | Level 2 | Level 3 |
|---|
| HA ratio /% | 5 | 10 | 15 | | Pore type | Square | Circular | Parallelogram | | Porosity /% | 60 | 70 | 80 |
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表 4L9(34)正交实验设计
Table4. L9(34) orthogonal test design
| Testnumber | HAratio /% | Poretype | Porosity /% | Compressivestrength /MPa |
|---|
| 1 | 10 | Circular | 80 | 0.35 | | 2 | 5 | Parallelogram | 80 | 0.33 | | 3 | 15 | Square | 80 | 0.26 | | 4 | 15 | Circular | 60 | 8.04 | | 5 | 5 | Circular | 70 | 5.06 | | 6 | 15 | Parallelogram | 70 | 4.49 | | 7 | 5 | Square | 60 | 3.69 | | 8 | 10 | Square | 70 | 1.73 | | 9 | 10 | Parallelogram | 60 | 6.97 |
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李军超, 赵泽, 鄢然, 龚鹏程. SLS成形PA12/HA多孔支架的工艺参数优化及力学性能[J]. 中国激光, 2019, 46(11): 1102003. Junchao Li, Ze Zhao, Ran Yan, Pengcheng Gong. Process Parameter Optimization and Mechanical Properties of PA12/HA Porous Scaffold Based on SLS[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(11): 1102003.
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