基于连续纤维增强复合材料3D打印的高性能柔顺纳米定位器设计、制造与实现

摘要整理

纳米定位系统在科学研究和新兴工业应用中得到广泛应用。采用柔性铰链结构和音圈纳米执行器设计的柔顺型紧凑纳米定位系统具有设计简单、操作便捷的优点。为实现纳米级定位精度，需要采用一体化制造工艺，3D打印技术成为理想选择。然而，传统塑料基3D打印存在机械性能低的问题，难以实现具有高机械性能的3D柔顺机构一体化制造。本研究采用3D打印技术制造连续碳纤维增强复合材料（CFRP），设计双平行四边形柔性梁结构，用于空间约束型纳米定位器，以增强竖直方向刚度。通过优化碳纤维嵌入工艺参数，进一步提升梁结构强度。实验结果表明，基于复合材料的纳米定位器在刚度和固有频率方面均获得显著提升，定位分辨率达到30 nm。本研究为先进复合材料3D打印技术在精密工程领域的应用奠定基础，特别是在复杂空间结构制造中具有重要参考价值。

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