Ning等人也用FDM技术,做出碳纤维增强热塑性复合材料。他们研究碳纤维的含量和长度,能不能让试样的力学性能变好。他们把拉伸性能(像拉伸强度、杨氏模量、韧性、屈服强度这些)和弯曲性能(比如弯曲应力、挠曲模量、弯曲韧性、挠曲屈服强度)当作测试指标,去分析碳纤维含量和长度对试样力学性能的影响。而且还用扫描电子显微镜,去扫描试样的断口,看看在拉伸和弯曲试验的时候,试样是为啥坏掉的。
Tian等人想出了一种很新颖的制造工艺,是基于3D打印技术来做连续纤维增强热塑性复合材料的。用这个工艺,可以做出连续碳纤维当作增强材料、PLA材料当作基体材料的试样。还能通过改变打印工艺参数,来控制试样里的纤维含量。研究发现,当纤维含量达到27%的时候,3D打印复合材料试样的抗弯强度能达到335MPa,模量是30GPa 。Hou等人也提出了一种新的制造工艺,也是基于连续纤维增强热塑性复合材料的。他们讨论了工艺参数、结构参数、密度、纤维含量等等,对试样力学性能的影响。研究结果显示,当纤维含量是11.5%vol的时候,试样的压缩强度是17.17MPa 。
Song 他们用3D打印技术做了不同打印方向的PLA试样。在打印的时候,他们还优化了挤出头的温度和速度,还有打印头的速度。这么做是为了让材料的断裂韧性变好,结晶度提高,最终让试样的力学性能得到提升。T.Letcher 等人打印了0°、45°和90°方向的试样,然后测试这些不同方向对试样力学性能有啥影响。结果发现,0°方向的弯曲应力最大,能达到102MPa 。在2001年的时候,法国有个物理学家叫Ashby教授,他和其他一些人最早提出了点阵结构这个概念。点阵结构就是芯体按照一定规律,不停地重复排列形成的结构。他们发现这种点阵结构有很多优点,比如密度低、强度高、吸收能量的效果好,所以能够用来替代泡沫材料。按照它内部芯体不一样,一般分为有序和周期性这两种。点阵结构里面是镂空的,整体质量很轻。它不仅能满足我们想要材料轻量化的要求,还能做到多功能化。按照结构内部构造的差别,点阵结构又包括二维平面结构和三维立体结构。自从点阵结构被提出来以后,国内和国外的专家对各种不同芯体类型的点阵结构,做了好多测试和研究,也取得了不少成果。比如熊等人,用选择性激光熔融技术做出了体心四方型(BCT)点阵结构的试样,然后从理论方面、用有限元分析的方法,还有做实验,对这个点阵结构进行研究。结果发现,和体心立方型(BCC)点阵结构比起来,BCT结构的相对密度只增加了3.7%,但是弹性模量增加了121.5%,屈服强度增加了77.3%,这就说明它的力学性能提高了。
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