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嵌入式3D打印连续纤维复合材料的力学性能和可打印曲率

Mechanical Properties and Printable Curvature of Continuous Fiber Composites Fabricated by Embedded 3D Printing

Alston X. Gracego, Yuchen Ding, Guoying Dong, Martin L. Dunn, Kai Yu · University of Colorado Denver
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期刊 / 来源Advanced Materials Technologies
卷/期/页10 / 11
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关键词:嵌入式3D打印连续纤维增强复合材料力学性能可打印曲率纤维体积分数激光固化打印工艺参数

摘要整理

嵌入式打印技术通过激光束照射树脂表面,在连续纤维束周围进行固化,实现复合材料制造。该方法能够生产纤维排列良好、孔隙率最小的复合材料,并可在打印过程中动态调整基体材料和控制纤维体积分数。前期研究主要集中于概念验证,本研究重点调查了沿非线性路径的力学性能和可打印曲率,这两者对推进连续纤维增强聚合物(CFRP)的3D打印技术至关重要。通过单轴拉伸试验评估了复合材料的模量、强度和失效机制,通过改变纤维厚度和长丝间距实现不同的纤维体积分数。为评估可打印性,以不同打印速度打印圆形长丝,确定最大打印曲率与纤维体积分数的函数关系。研究结果表明,可以实现具有复杂图案的连续纤维打印和特征优化打印路径的复合材料制造。本研究深化了对嵌入式打印工艺的理解,为进一步优化打印参数和材料选择提供了有价值的指导。这些发现可为航空航天、汽车、建筑等领域的广泛应用奠定基础。

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