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              3D打印長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的表征

              3D打印動(dòng)態(tài)
              2018
              04/16
              11:45
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              評(píng)論
              關(guān)于FDM技術(shù)用于成型纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究已經(jīng)很多,多集中于在零件的某一部分使用FDM技術(shù)打印纖維增強(qiáng)復(fù)合材料來(lái)增強(qiáng)零件的力學(xué)性能,卻沒(méi)有關(guān)于完全使用尼龍基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料打印的零件的研究。

              本文使用MarkOne3D打印機(jī),采用預(yù)浸漬的尼龍基碳纖維材料和尼龍基玻璃纖維材料打印出用于拉伸、壓縮力學(xué)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)樣件進(jìn)行性能測(cè)試。預(yù)浸漬的尼龍基碳纖維材料的碳纖維含量(重量)約為40%,預(yù)浸漬的尼龍基玻璃纖維材料的玻璃纖維含量約為50%,浸漬纖維與去樹(shù)脂后的纖維如圖1。為保證成型效果,噴頭路徑采用回形循環(huán),如圖2。

              力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。


              與傳統(tǒng)工藝相比,使用FDM技術(shù)成型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)工藝,分析其原因主要有二:(1)原材料較低的纖維含量,尼龍及樹(shù)脂的力學(xué)性能較差;
              (2)零件在成型過(guò)程中有空隙產(chǎn)生,成型后沒(méi)有壓實(shí)過(guò)程。


              之后的研究應(yīng)該嘗試采用具有高強(qiáng)度的樹(shù)脂基材料(比如PEEK),增加纖維含量,增加成型后的處理工序以提高其力學(xué)性能,以及利用FDM技術(shù)打印出具有較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料零件。

              作者: 單存清
              來(lái)源:西安交大王玲課題組
              參考文獻(xiàn):
              Justo, J., et al. (2018). "Characterization of 3D printed long fibre reinforced composites." Composite Structures 185: 537-548

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