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3D打印试样及点阵研究

更新时间: 2025-01-06 17:37:59  查看次数: 44    
3D打印出来的连续碳纤维增强热固性复合材料,它断裂的地方样子和传统方法制造的单向复合材料很像。对于3D打印的纤维增强热固性复合材料,主要是因为纤维断裂才不能用了;而3D打印的纤维增强热塑性复合材料,主要是纤维被拉断就不行了,这对纤维增强热塑性复合材料来说是个大问题。有人研发出了基于FDM技术的3D打印机,用它打印连续碳纤维增强热固性复合样件,还研究了这些样件的力学性能,有了下面这些发现:这台3D打印机有打印头、纤维束输送管、放环氧树脂的装置、控制系统、工作平台和X - Y运动机构等部分。通过控制不同的旋转角度,这台打印机就能打印出复合材料样件。打印机打印出了复合材料薄板、格栅和蜂窝结构。通过设计和优化打印头在打印复合材料结构时走的路径,就能打印出连续碳纤维增强热固性复合材料结构。和传统制造技术相比,这种方法效率更高,也更省钱。
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3D打印技术,做出了各种工艺参数和不同原材料的试样。接着,对这些试样做了力学性能方面的测试和分析。测试的时候,用DIC方法来盯着试样,看看在给它加载位移的过程中,它是怎么变形的,还计算出了试样的位移场和应变场。然后,针对点阵结构的试样,又做了实验,还进行了仿真模拟分析,目的是搞清楚点阵结构到底是怎么坏掉的。最后,成功研制出了基于FDM技术的3D打印机,这对3D打印技术在复合材料制造这个领域的发展,能起到一定作用。不过呢,因为时间不够,这个课题还有些做得不太好的地方,主要有下面这几点:首先,在研究FDM技术的时候,只看了打印温度和速度对试样力学性能有啥影响,像打印层厚、打印方向这些其他打印参数,都没去研究。其次,在进行点阵结构压缩实验和仿真分析的时候,只给点阵结构从一个方向施加了压缩载荷,可在实际工程里,点阵结构工作时的情况不是这样的。还有,这次研究只关注了试样表面的变形情况。要知道,PLA材料在成型的时候很容易变形,试件结构内部因为变形会产生局部应力,其实试样内部的变形和损伤,对它的力学性能影响也很大,这一点还需要进一步深入研究 。