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基于几何特征和拉伸性能驱动的连续纤维增强热塑性复合材料3D打印路径规划新策略

A new path planning strategy driven by geometric features and tensile properties for 3D printing of continuous fiber reinforced thermoplastic composites

Wang Gongshuo, Fuji Wang, Guan Shouyan, Rao Fu, Hongquan Wang, Lei Yajing
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期刊 / 来源Composites Part B Engineering
卷/期/页288 / 111885-111885
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关键词:连续纤维增强热塑性复合材料3D打印路径规划欧拉图拉伸强度几何特征全场填充

摘要整理

连续纤维增强热塑性复合材料(C-FRTP)三维打印技术能够快速制造具有复杂几何特征的轻量化构件,已成为先进复合材料制造领域最具前景的技术之一。路径规划是决定C-FRTP构件制造质量的关键环节。本研究提出了一种由几何特征和拉伸性能共同驱动的3D打印路径规划新策略。该策略利用欧拉图的性质生成连续全场填充路径,确保目标构件的几何特征完整性,并通过沿打印路径分散交叉点来增强拉伸强度。通过与不同打印路径的对比实验验证了新策略的可行性和优势。结果表明,新策略不仅能实现目标构件的几何特征,而且显著提升了其拉伸强度。采用新路径规划策略生成的打印路径,含安装孔的试样拉伸强度达到349.4 MPa,仅比直线路径连续纤维的拉伸强度低约4.1%。相比现有的等高线平行路径,新策略将拉伸性能提高了约40.9%。该研究提出的新型路径规划策略在设计和制造具有增强力学性能的C-FRTP构件方面展现出巨大潜力,为实际应用奠定了基础。

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