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連續碳纖維形狀記憶複合材料改善3D打印力學性能

  • 发布:2019/7/24 9:01:07
  • 來源:OFweek中國高科技

研究人员Yongsan An和Woon-Ryeol Yu通过研究替代材料进行3D打印改进探索,在最近发表的《连续碳纤维增强形状记忆聚合物复合材料的3D打印》中,讨论了困扰许多工业用户的機械性能的挑戰。在本文中,我們一起來看看研究人員是如何利用複合材料改善3D打印力學性能的。

在这项研究中,研究人员在FDM 3D打印中尝试使用连续碳纤维增强形状记忆聚合物复合材料(SMPC)——热塑性塑料和热固性塑料。

研究人員對參數進行了測試,並打印了樣品,更多地了解了SMP等智能材料的優點和局限性——能夠隨環境變化,然後又恢複回正常形狀。這種類型的材料與4D材料相近,允許用戶在各種應用中獲得更大的靈活性。研究團隊希望隨著碳複合材料的加入而改進制造工藝。

研究团队为该研究创建了一个定制的FDM 3D打印机,以制造连续纤维增强的SMPC零件。在材料方面,选择了两种不同类型用于评估:PLA和聚氨酯型SMP长丝(作为热塑性基质)和SMP环氧树脂作为热固性基质。然后,该团队将连续碳纤维添加到长丝中进行加固。

他們在打印出待測樣品時,試驗了溫度和打印速度的差異,然後由團隊評估機械和形狀記憶特性。

研究人員在文中寫到,“儲能模量(G'),損耗模量(G”)和PLA的粘度在其熔點附近降低。儲能模量以比損耗模量更大的速率降低,使PLA具有更多液體性質。因此,PLA可以很容易地從溫度爲180℃的噴嘴中擠出。”

“不含CF的PLA長絲從噴嘴平滑地擠出,無論其直徑是否大于熔合面積。然而,對于直徑爲1.5mm的噴嘴,PLA基質被擠出,就像螺旋纏繞CF一樣。這是因爲PLA擠出比CF更多,因爲CF在擠出過程中沒有被拉伸。此外,惡劣的溫度和不同的擠出速度導致CF在3D打印過程中失效。另一方面,對于直徑爲2毫米的噴嘴,PLA和CF由于其擠壓速度同步而被直接擠出。

这里面存在许多挑战,例如CF未完全涂覆PLA。为了更好地优化PLA和CF的供應速度以及材料的结构和聚变时间,研究人员创造了一种改进的打印头,他们还增加了日历卷和适当的张力装置。

研究人員表示,與傳統3D打印聚合物相比,打印的SMPC在纖維方向上的顯示出更好的機械性能。

機械性能的強度和穩定性是3D打印中的一個持續挑戰,但隨著研究人員決心完善從碳晶格到钛的測試,以及檢查生物相容性問題的漸進式制造技術的材料和工藝,仍有不斷改進的空間。

關鍵詞:

牻黄牻色大片免费视颥-碳纖維,3D打印

[責任編輯:陳雪川]

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