熔融沉积成型增材制造工艺制备的PLA基聚合物复合材料的力学和几何性能

摘要整理

本研究采用熔融沉积成型（FFF）增材制造工艺，系统分析了短碳纤维（CF）对三维打印聚乳酸（PLA）复合材料零件力学性能和几何特性的影响。通过拉伸、弯曲和层间剪切强度（ILSS）测试评估了不同样品的力学性能，同时检测了打印试样的表面质量和几何精度，并利用扫描电子显微镜（SEM）对打印样品进行了微观形貌分析。研究结果表明，碳纤维的加入有效改善了PLA-CF复合材料的所有评估力学性能。其中，平面取向的PLA-CF样品相比纯PLA，拉伸强度平均提高47.1%，拉伸刚度提高179.9%；弯曲强度和弯曲刚度分别提高89.75%和230.95%。PLA-CF样品表现出最优的层间剪切强度性能。短碳纤维增强不影响PLA-CF样品的尺寸精度，甚至在某些情况下（特别是平面和竖边取向）改善了表面粗糙度。研究表明短碳纤维是一种有效的增强相，能够显著提升FFF工艺制备的PLA基复合材料的综合性能。

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