3d打印機_研究人員yongsan an和woon-ryeol yu通過研究替代材料進行3d打印改進探索，在最近發(fā)表的《連續(xù)碳纖維增強形狀記憶聚合物復(fù)合材料的3d打印》中，討論了困擾許多工業(yè)用戶的機械性能的挑戰(zhàn)。在本文中，我們一起來看看研究人員是如何利用復(fù)合材料改善3d打印力學(xué)性能的。
在這項研究中，研究人員在fdm 3d打印中嘗試使用連續(xù)碳纖維增強形狀記憶聚合物復(fù)合材料(smpc)——熱塑性塑料和熱固性塑料。
【連續(xù)纖維增強聚合物復(fù)合材料，短纖維增強聚合物復(fù)合材料和fdm制備的聚合物基體的力學(xué)性能】
研究人員對參數(shù)進行了測試，并打印了樣品，更多地了解了smp等智能材料的優(yōu)點和局限性——能夠隨環(huán)境變化，然后又恢復(fù)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(yīng)用中獲得更大的靈活性。研究團隊希望隨著碳復(fù)合材料的加入而改進制造工藝。
研究團隊為該研究創(chuàng)建了一個定制的fdm 3d打印機，以制造連續(xù)纖維增強的smpc零件。在材料方面，選擇了兩種不同類型用于評估：pla和聚氨酯型smp長絲(作為熱塑性基質(zhì))和smp環(huán)氧樹脂作為熱固性基質(zhì)。然后，該團隊將連續(xù)碳纖維添加到長絲中進行加固。
【用于(a)熱塑性塑料和(b)熱固性塑料的連續(xù)碳纖維增強聚合物復(fù)合材料的3d打印系統(tǒng)的示意圖】
他們在打印出待測樣品時，試驗了溫度和打印速度的差異，然后由團隊評估機械和形狀記憶特性。
【cf和pla復(fù)合材料的3d打印。(a)僅pla，(b)直徑為1.5毫米的噴嘴，和(c)直徑為2毫米的噴嘴】
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(zhì)。因此，pla可以很容易地從溫度為180℃的噴嘴中擠出?！?br>“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，對于直徑為1.5mm的噴嘴，pla基質(zhì)被擠出，就像螺旋纏繞cf一樣。這是因為pla擠出比cf更多，因為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(dǎo)致cf在3d打印過程中失效。另一方面，對于直徑為2毫米的噴嘴，pla和cf由于其擠壓速度同步而被直接擠出。
這里面存在許多挑戰(zhàn)，例如cf未完全涂覆pla。為了更好地優(yōu)化pla和cf的供應(yīng)速度以及材料的結(jié)構(gòu)和聚變時間，研究人員創(chuàng)造了一種改進的打印頭，他們還增加了日歷卷和適當?shù)膹埩ρb置。
研究人員表示，與傳統(tǒng)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(wěn)定性是3d打印中的一個持續(xù)挑戰(zhàn)，但隨著研究人員決心完善從碳晶格到鈦的測試，以及檢查生物相容性問題的漸進式制造技術(shù)的材料和工藝，仍有不斷改進的空間。

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創(chuàng)想三維Creality_3d

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