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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:工业之丝:拉丝机3D模型
学校名称:厦门大学嘉庚学院
参赛队伍:222大队
队伍编号:228485
参赛学生:蔡家旭 刘子熠 曾圆圆 蓝梓硕  
指导老师:王小丽  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

本设备的核心设计理念是一体化、模块化与精密温控,旨在将废弃PET瓶通过切割、加热、熔融、拉伸、定型等连续工序,直接转化为直径均匀、力学性能合格的3D打印用塑料丝。其核心组件构成一条紧凑的工艺流水线。

一、 原料预处理与输送模块

此模块对应图中左侧的绿色瓶状物体,其功能是充当原料(PET瓶)的固定基座与导向装置。

组件构成:该组件是一个定制化的瓶体夹具与导向罩。绿色部分为高强度工程塑料制成的罩体,用于引导切割后的塑料片走向。

核心功能:

瓶体固定:通过可调节的卡箍或气动夹具,牢固固定不同规格的PET瓶身。

初步整形:确保瓶体在旋转时中心稳定,为后续均匀切割提供基础。

路径引导:其独特的流线型内腔,能将切割出的长条状塑料片顺畅地引导至下一个加热模块,防止条带缠绕或卡滞。

二、 加热与熔融系统

此模块对应图中的蓝色管道与白色箱体,这是整个设备的心脏,负责将塑料从固态变为可拉伸的粘流态。

组件构成:

加热管道(蓝色):这是一段恒温加热套管。管壁内嵌高性能加热丝和高精度热电偶,可对流过其内部的塑料条带进行精确、均匀的加热。

熔融均化仓(白色箱体):这是一个小型化的静态混合器与保温仓。其内部的格栅结构是核心,它由一系列特殊的流道单元构成。

核心功能:

梯度加热:塑料条带在通过蓝色加热管道时,被逐步加热到PET的玻璃化转变温度以上(通常约75-85°C),变得柔软。

熔融与均化:软化后的塑料进入白色均化仓。格栅结构的流道能切割、分割、再合并熔体,彻底消除加热不均产生的热应力,使塑料熔体的温度、粘度高度均一,为后续拉丝提供高质量的熔体。红色部件可能是温度传感器或加热元件的电气接口。

三、 拉伸与成型系统

此模块对应图中右侧的绿色线条所指的类似夹具的结构,这是实现塑料丝精密定型的手脚

组件构成:

精密挤出喷嘴/模具:一个内部孔径极其光滑、直径精确(如1.75mm2.85mm)的宝石喷嘴。它是熔融塑料的出口,初步决定丝材直径。

牵引机构:一组由伺服电机驱动的精密咬合轮(图中夹具状结构)。轮子表面有增加摩擦力的纹理,但材质不会损伤塑料表面。

核心功能:

挤出成型:均化的PET熔体在压力下通过精密喷嘴,形成初步的丝材。

拉伸与定型:这是控制丝材精度的关键。牵引轮的速度必须显著高于熔体从喷嘴挤出的速度。这个速度差会对丝材产生一个恒定的拉伸力(牵伸),使分子链沿轴向取向,从而大大提高丝材的拉伸强度。同时,通过精确控制牵引速度与挤出量的比例,来保证最终丝材直径的稳定性(公差可达±0.02mm)。

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